Polipropilen ve yüksek yoğunluklu polietilen homopolimer karışımlarının mekanik ve ısıl özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Polimerik maddeler üzerinde yapılan araştırmaların bir kısmı, büyük miktarlarda üretilen homopolimerlerin birbirleriyle veya kopolimerlerle fiziksel olarak karıştırılması üzerindedir. Polimerlerin karıştırılmasına, karıştırılan polimer çiftlerinin özelliklerine ve proses koşullarına göre üç 'tür1 ürün elde edilir: (1) 'karışmayan (immiscible), uyumsuz' polimer çiftleri, (2) 'karışan (miscible), tek-fazlı, homojen polialaşım' veren polimer çiftleri, (3) karışmayanlarla karışanlar arasında yer alan 'uyumlu, iki fazlı, heterojen polialaşım' veren polimer çiftleri. Bu çalışmada, Petkim Petrokimya A.Ş. Aliağa Kompleksinde üretilen polipropilen MH 418 (PP MH 418) ve yüksek yoğunluklu polietilen S 0464 (YYPE S 0464) homopolimer türleri ve bunlarla hazırlanan çeşitli oranlardaki karışımlar (% 10'ar arttırılarak dokuz karışım) hazırlandı. Numuneler üzerinde mekanik testler ve ısıl (termal) analizler yapıldı. Mekanik testlerden akma ve kopma noktalarındaki gerilmeye dayanıklılık ve kopma noktasındaki uzama, bükülmeye dayanıklılık ve darbeye karşı dirençleri incelendi. Homopolimerlerin ve karışımların ısıl davranışları erime sıcaklığı, kristallenme sıcaklığı, kristallenme enerjisi ve içerdikleri kristal %'leri yönlerinden incelendi. Elde edilen sonuçlara göre: PP ve YYPE 'nin, sırasıyla %40.4 ve %42.0 dolayında kristalin fazlar içeren yarı kristalin yapıda polimerler olduğu görüldü. Karışımların akmada ve kopmadaki gerilim dayanımlarının orijinal homopolimerlerine göre değişmediği, kopmadaki uzama özelliklerinin ise çok zayıfladığı saptandı. Karışımların bükülmezlik değerlerinde, karışım içinde artan YYPE miktarlarına göre, her iki homopolimerden daha üstün, yaklaşık %2.6'ya kadar ulaşan iyileşmeler elde edildi; bu durum PP ve YYPE'nin uygun olmadığı bazı sahalarda karışımların kullanılabileceğini gösterir. Darbeye karşı dayanıksız olan PP'in darbe direncinin ancak %70 (ve üzerinde) YYPE karıştırılarak kısmen sağlanabildiği görüldü; bu iyileşme ilgili karışımların düşük sıcaklık uygulamalarında kullanılabileceğini göstermesi bakımından önemlidir. Erime enerjisi değerlerinde iki eğri elde edildi. Eğrilerden, karışımlarda azalan PP miktarlarına göre olanı, önce hızlı bir yükselme, sonra hemen hemen sabit (C, D, E numunelerinde), daha sonra tekrar hızlı bir yükselme gösterdi; artan YYPE oranlarına göre olan diğer eğride tam tersi bir durum gözlendi. Kristallenme enerjileri için ise, PP'den başlayarak artma, sabit kalma, (C, D, E) ve yükselme şeklinde tek bir eğri elde edildi. Homopolimerler ve karışımların ısıl davranışları incelendiğinde karışımların iki erime noktası, fakat tek kristallenme noktası içerdiği, erime ve kristallenme derecelerinin, PP ve YYPE'e ait değerlerle ayni olduğu görüldü. Tek kristallenme noktası, PP parçacıklarının ergimiş YYPE içinde kristallendiğini gösterir (Utracki,1991). Bu veriler, hazırlanan tüm karışımların iki fazlı, karışmayan (immiscible) tipte olduğunu, ancak uygun plastik işleme teknikleri ve bazı maddelerle uyumlu hale getirilebileceğini ifade eder. (Olabisi et al, 1979.) Çalışma sonunda elde edilen veriler, ayrıca, bazı etilen-propilen kopolimer (EP) türleriyle de kıyaslanarak, saptanmış olan özellikler yönünden benzerlikler olup olmadığı incelendi. Karışımlar ve farklı türlerdeki kopolimerler arasında ortak mekanik özelliklerin bulunduğu, fakat kopma noktasındaki kopma uzamasının, kopolimerlerde çok yüksek, karışımlarda ise çok düşük olduğu gözlendi. Kıyaslamalar, kopma uzamasının önemli olmadığı uygulamaları kapsayacak şekilde 5.3'te verildi.

SYNOPSIS A part of research studies on the polimeric materials are based on polymer blends which are consist of the mixture of major produced homopolymers or copolymers, with each others by physical means. According to the properties of base polymers and processing conditions, polymer blends are classified in three types; (1) 'immiscible, incompatible' two phases, (2) 'miscible' single phase, homogeneous, and (3) 'immiscible, compatible' two phases, heterogeneous polymer blends. Nine blends (by increasing 10% in each other) were prepared from polypropylene MH 418 (PP MH 418) and high density polyethylene S 0464 (HDPE S 0464); both them are homhpolymers and have isotactic configuration, produced in Petkim Petrokimya A. Ş. Aliağa Complex. Homopolymers and blends are tested by means of some mechanical and thermal properties. For the mechanical tests tensile strength at yield and break points, elongation at break point, stiffness, and impact resistivity tests were studied. Thermal behavier of the samples were examined by melting points, crystalisation points, melting and crystalisation energies, and % of crystals content. Obtained results are followed: PP and YYPE are semicrystaline polymers, with crystaline phases of ~ 40.2% in PP and ~ 42.0% in YYPE. Tensile strength values at yield and break of nine polymer blends were not changed, but, elongation at break values were very poor from the original homopolymer values. The stiffness values of blends were improved with the increasing of HDPE concentration up to ~2.6% in the blends; this improvement gives movable plastic products manufacturing application for the blends. Poor impact resistivity of PP was improved higher than 70% of HDPE content in the blends; this situation gives low temperature application to related blends. Thermal analysis of blends showed two melting point peaks, which are characteristic of PP and YYPE. Obtained single crystalization point peaks of the blends show that PP segments crystalyzed in molted HDEP segments (Utracki,1991). According to this results, we can conclude that all blends are immiscible with two phases; but, it is possible to make compatible by using suitible plastic processing technique and material (Olabisi et al,1979). On the other hand, the mechanical test data of the blends obtained from this study were compared with nine different type of ethylene-propylene (EP) copolymer typical values. Some of the properties of the blends were same or near with the different type of copolymers; but the elongation values of the blends are very poor according to the all kinds of copolymers. With the exeption of elongation at break strength, several comparision can be made between the samples (Chapter 5.3.).