Çekirdekleştirici ajanların, geri dönüştürülmüş polipropilenin yapısal ve fiziksel özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi

Çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların, polipropilenin yapısal, fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkilerinin tartışıldığı pek çok çalışma bulunmaktadır. Polipropilenin, fazla sayıda çalışmaya konu olmasının sebeplerinin en başında, endüstriyel anlamda önemli bir polimer olması gelmektedir. Poliolefinler grubuna ait bir polimer olan polipropilen, en yaygın kullanım alanına sahip plastiklerin başında gelmektedir. Polipropilen, otomotiv, gıda, ambalaj, tekstil v.b. başta olmak üzere pek çok alanda karşımıza çıkmaktadır. Çok sayıda kullanım alanına sahip olan polipropilenin, son ürün olarak kullanım özelliklerinin iyileştirilmesi için çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemler, polimerin işlenmesi esnasındaki parametrelerin optimizasyonu, çeşitli polimerler ile bir arada kullanım ya da özel katkılar ile özelliklerin iyileştirilmesi şeklinde özetlenebilir. Herhangi bir ürünün daha faydalı hale getirilmesi, tüm mühendislik çalışmalarının temel hedefi olsa da, artan çevre bilinci ile birlikte, kullanılmış malzemelerin tekrar ve tekrar kullanılması da ana hedeflerden birisi haline gelmiştir. Bu çalışmada, farklı oranlarda çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı kullanılarak izotaktik polipropilenin mekanik ve termal özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Bu duruma ek olarak, farklı oranlarda, geri dönüşüm polipropilen ile orijinal malzemenin karıştırılması ve bu karışımların, hem olduğu hali ile hem de çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkılı hali ile özellikleri incelenmiştir. İlk olarak, granül formdaki orijinal polipropilen malzeme, geri dönüşüm ve tekrar işleme esnasında maruz kaldığı termal ve fiziksel gerilimlere maruz bırakılmak için çift vidalı ekstrüzyon ile işlenmiş ve granülatör yardımıyla tekrar granül haline getirilmiştir. Granül formdaki malzeme, tekrar çift vidalı ekstrüzyon ile işlenmiş ve geri dönüşüm etkisinin arttırılması hedeflenmiştir. İkinci kez işlenmiş ve granül forma getirilen malzeme, geri dönüşüm polipropilen olarak kodlanmıştır. Geri dönüşüm polipropilen ile orijinal polipropilen, sırasıyla kütlece % 0/100, % 50/50, % 75/25 ve % 100/0 (geri dönüşüm/orijinal) olacak şekilde blend edilmiştir. Bu karışımlar, kütlece %0, %1, %3 ve %6 Akkat Clarifier/Nucleator PP/F 109311 içerecek şekilde harmanlanmıştır. Tüm numuneler tekrar çift vidalı ekstrüzyondan geçirilerek masterbatch formuna getirilmiştir. Toplam 16 farklı parametreye sahip numunelerde, MFI, Çekme, Darbe, Bükülme, Sertlik ve DSC analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre, geri dönüşüm polipropilen oranı arttıkça, eriyik akış indeksi değerleri artmıştır. Shore 9 sertlik analizi sonuçlarında gözle görülür değişiklik kayıt altına alınmazken, % 50 ve % 75 geri dönüşüm içeren tüm numunelerde ortalama 5 % oranında artış tespit edilmiştir. Bükülme dayanımı analiz sonuçları, geri dönüşüm oranı ile ters orantılı olarak azalırken, çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların sisteme dahil edilmesiyle birlikte ciddi oranda iyileşme göstermiştir. Benzer sonuçlar, çekme testleri ile de elde edilmiştir. Elastik modülü, geri dönüşüm oranı arttıkça azalırken, çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkılar ile artış göstermektedir. Akma dayanımı değerleri değeri dönüşüm oranında azalırken, aynı oranlarda geri dönüşüm malzeme içeren numunelere eklenen çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı ile birlikte orijinal malzemeye yakın değerler elde edilmektedir. Benzer durum kopma dayanımı ve kopma noktasındaki uzama değerleri için de geçerlidir. Hem geri dönüşümün hem de çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkının, malzemenin termal davranışlarına etkisini incelemek için DSC analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda geri dönüşüm oranına bağlı olarak erime noktasında gözle görülür bir değişim gözlemlenmemiştir. Ancak, özellikle orijinal polipropilen malzemede ve özellikle % 6 çekirdekleştirici katkı içeren numunelerin erime noktası 1,4 °C kadar artmıştır. DSC analizleri, çevrimler halinde gerçekleştirilmiştir. Geri dönüşüm oranının artması ile birlikte kristallenme sıcaklığında artış gözlemlenmiştir. Çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların sisteme dahil edilmesiyle birlikte de heterojen çekirdeklenme sürecinin sonucu olarak kristallenme sıcaklığı artmıştır. Tüm analizler ile birlikte % 50 oranında geri dönüşüm polipropilen ve ortalama % 3 çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı ile MFI hariç pek çok mekanik ve termal özellikte, orijinal malzemeye eş değer analiz sonuçları elde edilmiştir. Bu sonuçlar, orijinal malzeme kullanım zorunluluğu olan ürünler için geri dönüşüm malzemelerin kullanılabilirliği konusunda olasılık yaratmaktadır. Ayrıca doğrudan geri dönüşüm malzemelerin kullanıldığı ürünlerde de daha iyi mekanik özelliklere sahip olunabileceğini göstermektedir.