Kaz tüyü ve odun lifi takviyeli polipropilen biyokompozitlerin fiziksel, mekanik, ısı transfer ve morfolojik özelliklerinin karşılaştırmalı incelenmesi

Polipropilen/polietilen gibi petrol türevi polimer malzemeler ve bu polimerler ile üretilen kompozitler günümüz endüstrisinde geniş bir kullanım alanına sahiptir ancak petrol türevi polimerler ve doğal olmayan katkıların zararlı etkileri, sürdürülebilir olmayışı gibi etkenlerden ve çevresel bilincin arttığı son dönemde "biyokompozitler (biyomalzeme içeren kompozitler)" konusunda yürütülen bilimsel çalışmalar ve araştırmalar artmaktadır. Otomotiv endüstrisi, ambalaj ve izolasyon endüstrilerinde yoğun bir şekilde kullanılan bu polimerlerin kullanım sonrası oluşan atık problemleri gibi sebeplerden, malzeme kullanımının azaltılması ya da kullanım verimliliğinin artırılması günümüzde gerekli görülmektedir. Bir diğer yönden düşük ağırlıklı olmaları, iyi mekanik özellikleri, proses kolaylığı, yalıtım özellikleri, akustik özellikleri gibi nedenlerle biyokompozitler ev aletleri, otomotiv ve havacılık endüstrileri gibi bir çok alanda kullanılmakta ve doğal olmayan malzeme takviyeli kompozit malzemeler veya polimerler yerine tercih edilebilmektedirler. Bunların yanında iyi mekanik özellikler göstermeleri ve yaygın kullanım alanları sebebiyle, polipropilen (PP) ve doğal takviye malzemeleri ile üretilen biyokompozitler pek çok yaygın mühendislik malzemesine ve endüstride kullanılan bir çok polimer ürünlere alternatif olabilme kapasitesine sahiptir. Kaz tüyü yüksek doluluk ve iyi yalıtım özelliği sebebiyle tekstilde kullanım alanına sahip doğal bir malzemedir. Bu çalışmada PP matrisli, yüksek izolasyon özelliklerine sahip kaz tüyü ve karaçam odunu ile takviyelenmiş biyokompozitler üretilmiş ve mekanik özellikleri ile birlikte izolasyon özellikleri de incelenmiştir. Bu iki takviye edici ürünle oluşturulmuş biyokompozit malzemelerin üretimi ile daha iyi izolasyon özelliklerine sahip, kütle performansı geliştirilmiş ve endüstriyel alanda saf polimerlere alternatif bir malzeme geliştirilmesi amaçlanmıştır. Karaçam odunu ve kaz tüyü ile takviyelenmiş biyokompozitler farklı oranlarda işlenmiş ve birbirleri ile kıyaslanmıştır. Biyokompozit malzemeler 40 L/D çift vidalı ekstrüder ile üretilmiş, enjeksiyon ile test örnekleri hazırlanmıştır. Üretilen biyokompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin tespiti için çekme ve eğilme testleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen biyokompozit malzemelerin fiziksel özelliklerini tespit etmek için yoğunluk, kalınlık artışı ve su alma oranı testleri, termal özelliklerini belirlemek için TGA analizi, kimyasal karakterizasyon için FTIR analizi, izolasyon özellikleri için ses yutum katsayısı ölçümü ve ısıl iletkenlik katsayısı testleri yapılmıştır. Sonuç olarak, %5 odun unu ile takviye edilmiş kompozitin çekme direnci dışında, %15'e kadar hem kaz tüyü hem de odun unu kullanılan biyokompozitlerin eğilme ve çekme dayanımlarının kayda değer oranda arttığı bulunmuştur. Çekme modüllerinin ise hem odun unu hem de kaz tüyü içeren varyasyonlarda takviyenin kullanımı ile birlikte arttığı tespit edilmiştir. Isıl iletkenlik katsayısı ölçümü sonucunda odun onu içeren örnekler PP ile karşılaştırıldığında benzer, kaz tüyü içeren örnekler ise PP ile karşılaştırıldığında düşük iletkenlik katsayısı gösterdiği, ses yutum katsayısı testindeyse hem odun unu hem de kaz tüyü içeren örneklerin yüksek frekansta daha yüksek ses yutum katsayısına sahip olduğu bulunmuştur. Bu bilgiler ile birlikte içeriğinde odun unu yer alan örnekler selülozik malzemenin higroskopik kimyasal yapısı nedeniyle su alma ve şişme oranlarının daha fazla olduğu gözlenmiştir. Bu yapılan çalışma ile birlikte nispeten daha ucuz takviye edici malzemeler ile desteklenmiş , nispeten iyi izolasyon özellikleri gösteren çevreye duyarlı biyokompozit malzemeler üretilmiştir.