İndirgenmiş grafen oksit ve çok duvarlı karbon nanotüp katkılı polikarbonat/poli (laktik asit) kompozitlerin özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Poli (laktik asit) (PLA), petrol kaynaklı polimerlere alternatif olarak kullanılabilen pek çok uygulama alanına sahip, biyobozunur bir polimerdir. İyi mekanik dayanıma sahip olmasının yanı sıra kırılganlık ve düşük tokluk gibi bazı dezavantajları da bulunmaktadır. PLA'nın zayıf özelliklerini iyileştirmek için literatürde polietilen (PE), polipropilen (PP) ve polikarbonat (PC) gibi çeşitli polimerler ve dolgu maddeleri ile karışımları çalışılmaktadır. PC/PLA karışımları son yıllarda elektronik sektöründe ilgi görmüş ve cep telefonları gibi ürünlerde kullanılmıştır. Bu nedenle PC/PLA karışımından biyobozunurluğun yanında yüksek mekanik ve elektriksel özellikler beklenmektedir. Bu çalışmada, 70/30 oranında PC/PLA karışımı matris olarak kullanılmıştır. PC/PLA matrisinin özelliklerini iyileştirmek amacıyla dolgu maddesi olarak indirgenmiş grafen oksit (rGO), çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve rGO/MWCNT karışımları kullanılmıştır. Dolgu maddeleri PC/PLA matrisi içerisine belli oranlarda eklenerek nanokompozitler elde edilmiştir. rGO ve MWCNT dolgu maddeleri tek dolgu ve karışım (hibrit dolgu) olarak PC/PLA matrisi içerisine ağırlıkça %0,5-1-3 oranlarında eşit miktarlarda eklenerek nanokompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Nanokompozitler, çift vidalı ekstrüder ve enjeksiyonlu kalıplama kullanılarak üretilmiştir. Nanokompozitlerin mekanik, termal, reolojik ve morfolojik özelliklerini belirlemek için üretilen nanokompozitlere çekme testi, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), termogravimetrik analiz (TGA), reoloji analizi, ısıl iletkenlik ve SEM gibi karakterizasyon testleri uygulanmıştır. Nanokompozitlere eklenen tek ve hibrit dolguların belirli oranlarının mekanik, termal ve morfolojik özelliklere olumlu etki ettiği sonucuna varılmıştır.

Poly (lactic acid) (PLA) is a biodegradable polymer that can be used as an alternative to petroleum-derived polymers. In addition to having good mechanical strength, it has some disadvantages such as brittleness and low toughness. To improve the weak properties of PLA, various fillers, and polymers such as polyethylene, polypropylene, and polycarbonate (PC) as the blend of PLA have been studied in the literature. PC/PLA have attracted attention in the electronics industry and have been used in products such as mobile phones. Therefore, high mechanical and electrical properties are expected from the PC/PLA blend as well as biodegradability. In this study, 70/30 ratio PC/PLA was used as a matrix. Reduced graphene oxide (rGO), multi-walled carbon nanotube (MWCNT) and rGO/MWCNT (hybrid filler) mixtures were used as fillers to improve the properties of the PC/PLA matrix. The nanocomposites were produced by adding fillers in certain proportions into the PC/ PLA. The nanocomposite was produced by adding rGO and MWCNT fillers as a single filler and a mixture in equal amounts of 0.5-1-3 wt% into the PC/PLA. Nanocomposites were prepared by using twin screw extruder and injection moulding. Characterization tests such as tensile test, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), rheology analysis, thermal conductivity and SEM were applied to determine the mechanical, thermal, rheological and morphological properties of nanocomposites. It is concluded that certain proportions of single and hybrid fillings added to the nanocomposites have a positive effect on mechanical, thermal and morphological properties.