Öz: Giriş: Polietilen dengeli fiziksel ve mekanik özellikleri, kolay işlenebilirliği ve nispeten düşük maliyeti sebebiyle yaygın olarak kullanılan bir termoplastiktir. Ambalaj malzemeleri, oyuncaklar, spor malzemeleri, ev aletleri, mühendislik plastikleri, medikal endüstrisi, boru sistemleri gibi birbirinden farklı pek çok uygulama alanında kullanılmaktadır. Mükemmel mekanik kararlılık, iyi bir sıcaklık stabilitesi ve yüksek kimyasal direnç sergiler. Ancak bazı uygulamalarda ısı, kimyasal ve çevresel kaynaklı stres çatlaklarına karşı direncinin ve erime sıcaklığının düşük olması nedeniyle uygulama alanları kısıtlanmaktadır. Erime sıcaklığına ulaştığında PE’deki kristal bölgeler erimeye başlar ve bu olay mekanik özelliklerinin zayıflamasına neden olur [Tamboli vd, 2004: 853-864]. Moleküler çapraz bağlama, PE’nin termal stabilitesini arttırmak ve mekanik özelliklerini geliştirmek için sıkça kullanılan bir yöntemdir. Polietilenin çapraz bağlanmasında; peroksit, silan ve radyasyon olmak üzere üç ana yöntem kullanılmaktadır [Hirayabashi vd, 2013: 497-503]. Koajanlar, serbest radikallere karşı oldukça reaktif olan çok fonksiyonlu vinil monomerlerdir. Doymamış bağları arttırır, polietilen ve kauçuk gibi peroksit/çapraz bağlanabilir karışımlara eklenerek çapraz bağlanmanın verimini arttırmak için kullanılırlar. Genellikle metakrilatlar ve allil bileşikleri gibi polifonksiyonel monomerler veya oligomerlerden oluşmaktadır. Çapraz bağlanma reaksiyonu sırasında koajanlar, makro radikaller ile reaksiyona girerek polietilen zincirlerine aşılanır. Bunun sonucunda vinil grupların sayısı artar ve koajanlar polimer molekülleri arasında bir köprü gibi davranarak üç boyutlu bir ağ yapısı oluştururlar [Ghasemi vd, 2003: 119-125]. Polietilenin uygun çapraz bağlama yöntemleri yardımıyla çapraz bağlanması ile ısıya ve stres çatlamasına karşı gelişmiş dirence sahip bir yapı elde edilir. Amaç: Bu çalışmada peroksit ile çapraz bağlanmış ve koajan olarak etilen glikol dimetakrilat kullanılan düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) ve metalosen esaslı iki farklı lineer düşük yoğunluklu polietilenin (LLDPE-C8, LLDPE-C6) mekanik, termal ve reolojik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Kapsam: Yapılan bu çalışma poliolefin sınıfını kapsamaktadır. Poliolefin sınıfının alt dalı olan polietilenin üç farklı türü için koajan ilavesinin etkisi incelenmiştir. Yöntem: Çalışmada peroksit olarak 1 phr oranında ter-bütil kümil peroksit ve koajan olarak farklı yükleme oranlarında etilen glikol dimetakrilat kullanılmıştır. Peroksit, koajan ve üç farklı polietilen 135oC’de Xplore Marka çift vidalı mikro-harmanlayıcıda karıştırıldıktan sonra sıcak preste 175oC’de 15 MPa basınç altında çapraz bağlanmıştır. Elde edilen karışımların mekanik özellikleri çekme testi ile, reolojik özellikler ise reometre ile belirlenmiştir. Termal özellikler diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA) ile incelenmiştir. Kimyasal özellikler ise Fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR) ile belirlenmiştir. Kısıtlar: Çalışmada kullanılan ter-bütil kümil peroksitin ekstruderde scorch olmaması için güvenli çalışma sıcaklığının 135oC civarında seçilmesi bu çalışmanın kısıtını oluşturmaktadır. Araştırmanın problemi: Yaygın olarak kullanılan polietilenin erime sıcaklığının ve boyutsal kararlılığının düşük olması sebebiyle yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılamaması; ayrıca yüksek sıcaklıklarda ısıl kararlılığının ve mekanik özelliklerinin (stres çatlamasına karşı düşük direnç vs.) zayıflaması bu çalışmanın problemini oluşturmaktadır. Araştırmanın sınırlılıkları: Araştırma fazlaca zaman gerektirdiğinden, bu çalışma LDPE, LLDPE-C8 ve LLDPE-C6 matrisleri ile sınırlandırılmıştır. Bulgular: Elde edilen mekanik test sonuçlarına göre, LDPE esaslı karışımlara artan oranlarda koajan ilavesiyle kopmada uzama ve kopma dayanımı değerleri düşmektedir. LLDPE-C8 ve LLDPE-C6 karışımlarında ise bu durum tam tersidir; kopmada uzama ve kopma dayanımı değerleri artmaktadır. Reoloji sonuçları incelendiğinde LDPE, LLDPE-C6 ve LLDPE-C8 karışımlarına 1 phr etilen glikol dimetakrilat ilavesinde gerek depo modülü gerekse kompleks viskozitede artış izlenmiştir. Ayrıca 1 phr koajan ilavesiyle çapraz bağ yoğunluğunda da artış görülmüştür. Sonuç: LLDPE, LLDPE-C6 ve LLDPE-C8 matrisli karışımlara ilave edilen 0,5, 1 ve 2 phr oranlarındaki etilen glikol dimetakrilatın, yalnızca peroksit ilaveli karışımlara göre mekanik ve reolojik özellikleri arttırdığı izlenmiştir. Bu koajan türü için çapraz bağlanma oranını arttırıcı etki 1 phr etilen glikol dimetakrilat ilavesinde görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Çapraz Bağlama, Koajan, Peroksit, Polietilen
Yazar Notu: Bu çalışma Doç. Dr. Güralp ÖZKOÇ tarafından danışmanlığı yapılan Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği “Fen Bilimleri Enstitüsü”nde yapılmakta olan, Esra BAŞARAN’ın “Esnek Koajanların Peroksit Kullanılarak Çapraz Bağlanmış Polietilen Karışımlar Üzerine Etkisi” konu başlıklı Yüksek Lisans Tez çalışmasından türetilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Çapraz Bağlama, Koajan, Peroksit, Polietilen
|
