Preparation and characterization of poly (lactic acid) / barite composites
[ X ]
Tarih
2020
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Adana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Polimer matris ile eklenti arasındaki arayüzey yapışması polimerik kompozit malzemelerin özelliklerinde önemli bir bir rol oynar. Barit (BR) mineralinin yüzeyi, poli (laktik asit) (PLA) ile mineral eklenti arasındaki uyumu arttırmak amacıyla silan uyumlaştırıcı ajan ile modifiye edilmiştir. BR örneklerinin yüzey özellikleri İnfrared spektrometre (IR) ile karakterize edilmiştir. Saf ve yüzeyi silanlanmış BR, ağırlıkça % 5, 10, 15, and 20 yükleme oranlarında eriyik karıştırma işlemi kullanılarak PLA ile karıştırılmıştır. Kompozitlerin mekanik, ısısalmekanik, su dayanım, eriyik akış ve morfolojik karakterizasyonları, sırasıyla çekme ve darbe testleri, dinamik mekanik analiz (DMA), su emme testi, eriyik akış hızı (MFR) testi ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) analizi ile gerçekleştirilmiştir. Test sonuçlarına göre, BR eklenmesi PLA'nın çekme dayanım ve çekme modülünü arttırmıştır. Maksimum artış %15 silanlanmış BR eklenmiş kompozit için belirlenmiştir. Kompozitlerin darbe dayanımı BR konsantrasyonu ile yükselmiştir. DMA analizi göstermiştir ki; PLA'nın camsı geçiş sıcaklığı BR eklenmesi ile daha yüksek değerlere çıkmıştır. BR eklentileri PLA'nın MFR değerinde ufak azalmaya neden olmuştur. Silanlanmış BR içeren kompozitler işlem görmemiş BR ile kıyaslandığında, silikon kaplı yüzeyin hidrofobik doğasından ötürü daha düşük su emme değerleri sergilemiştir. Kompozitlerin SEM mikroresimlerine göre, silanlamadan sonra BR'nin PLA'ya yüzeysel yapışması arttığı için işlem görmüş BR parçacıklarında görmemiş olanlara kıyasla PLA matrisi içinde daha homojen dağılıma ulaşılmıştır. Silanlanmış BR'nin, PLA bazlı kompozitlerin uygulamaları açısından uygun olduğu bulunmuştur.
Interfacial adhesion between additive and polymer matrix plays a significant role in properties of polymeric composite materials. Surface of barite (BR) mineral was modified by silane coupling agent in order to increase compatibility between mineral additive and poly (lactic acid) (PLA) matrix. Surface properties of BR samples were characterized by Infrared spectrometry (IR). Untreated and surface silanized BR were compounded with PLA at the loading ratios of 5, 10, 15, and 20 wt% using melt-mixing process. Mechanical, thermomechanical, water resistance, melt flow, and morphological characterizations of composites were performed by tensile and impact tests, dynamic mechanical analysis (DMA), water absorption test, melt flow rate (MFR) test, and scanning electron microscopy (SEM) analysis, respectively. According to results, BR additions led to increase in tensile strength and tensile modulus of PLA. The maximum improvement was obtained for 15 wt% of silanized BR filled composite. Impact strength of composites increased with addition amount of BR. DMA analysis revealed that glass transition temperature of PLA extended to higher values by the addition of BR. Inclusions of BR caused slight decrease in MFR value of PLA. Silanized BR containing composites displayed lower water absorption values compared to untreated BR, thanks to hydrophobic nature of silicon coated surface. According to SEM micro-images of composites, more homogeneous dispersion in PLA matrix was observed for treated BR particles than untreated ones due to enhancement for interfacial adhesion of BR to PLA after silanization. Silanized BR was found to be suitable for the applications of PLA-based composites.
Interfacial adhesion between additive and polymer matrix plays a significant role in properties of polymeric composite materials. Surface of barite (BR) mineral was modified by silane coupling agent in order to increase compatibility between mineral additive and poly (lactic acid) (PLA) matrix. Surface properties of BR samples were characterized by Infrared spectrometry (IR). Untreated and surface silanized BR were compounded with PLA at the loading ratios of 5, 10, 15, and 20 wt% using melt-mixing process. Mechanical, thermomechanical, water resistance, melt flow, and morphological characterizations of composites were performed by tensile and impact tests, dynamic mechanical analysis (DMA), water absorption test, melt flow rate (MFR) test, and scanning electron microscopy (SEM) analysis, respectively. According to results, BR additions led to increase in tensile strength and tensile modulus of PLA. The maximum improvement was obtained for 15 wt% of silanized BR filled composite. Impact strength of composites increased with addition amount of BR. DMA analysis revealed that glass transition temperature of PLA extended to higher values by the addition of BR. Inclusions of BR caused slight decrease in MFR value of PLA. Silanized BR containing composites displayed lower water absorption values compared to untreated BR, thanks to hydrophobic nature of silicon coated surface. According to SEM micro-images of composites, more homogeneous dispersion in PLA matrix was observed for treated BR particles than untreated ones due to enhancement for interfacial adhesion of BR to PLA after silanization. Silanized BR was found to be suitable for the applications of PLA-based composites.
Açıklama
Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanoteknoloji ve Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
Anahtar Kelimeler
Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
