Investigation of the effect of photostabilizers on mechanical properties and surface analysis of cotton fiber reinforced LDPE composites

Doğal lif takviyeli kompozit malzemeler son yıllarda önem kazanmıştır. Cam, karbon ve aramid lifleri gibi sentetik lifler, yüksek sertlik ve dayanım özelliğine sahip olduklarından dolayı polimer katkılı kompozit malzemelerde yaygın biçimde kullanılmaktadır. Doğal lifler 3 ana bileşender oluşurlar: selüloz, hemiselüloz ve lignin. Selüloz doğal liflerin ana bileşenidir. Lignin, amorf ve aromatik bir yapıya sahiptir. Termal olarak kararlı olan lignin yapısı en az nem absorpsiyonu özelliğine sahiptir. Lignin yapısının en önemli özelliği ise doğal lif içinde UV bozunmasına karşı sorumlu olmasıdır. Ligninin pamuk lifinin yapısında %0,7-1,6 oranında bulunması bir avantajdır. Doğal lif takviyeli kompozit malzemeler dış ortam şartlarında kullanıldıklarında ultraviyole radyasyonun neden foto bozunmaya uğrarlar. Bu bozunma ilk olarak karakteristik renk değişiminden sorumlu olan lignin yapısında gerçekleşir. Pamuk lifi, lif takviyeli plastik kompozitlerde kullanılabilecek kadar önemli fiziksel özelliklere sahiptir. Fakat literatürde pamuk lifi takviyeli plastik kompozit malzemeler ile ilgili çok fazla çalışma bulunmamaktadır. Matris malzemesi olarak kullanılan düşük yoğunluklu polietilen UV ışığına maruz bırakıldığında mekanik özelliklerini kaybeder ve foto oksidatif bozunmaya maruz kalırlar. Polietilen zinciri üzerinde oluşan serbest radikaller uzun polimer zincirlerini kırarak daha kısa moleküllere dönüştürürler ve böylece daha gevrek bir polimer malzeme oluşur. Kompozitlerin dış ortam şartlarına dayanıklılığınına etki eden nedenler termal stabilite, nem dayanımı, mantar dayanımı ve ultraviyole ışına maruz kalmadır. UV ışınına maruz kalma kompozit malzememelerin dayanıklılığı açısında en önemli etkenlerden biridir. Örneğin, UV ışınları kompozit malzemelerde foto bozunmaya neden olurlar ve bunun sonucunda mekanik dayanımda azalma ve kompozit yüzeyinde mikro çatlaklar ve renk değişimi meydana gelir. Foto bozunmayı önlemek için pamuk lifi takviyeli düşün yoğunluklu polietilen kompozitler, birçok düzenleyiciler kullanılarak UV ışığına maruz kalmayı ortadan kaldırmak veya geciktirmek ya da uyarılmış durumdaki moleküllerin enerjisini dağıtarak korunabilir. Bu çalışmada, ultraviyole absorplayıcı, ışık stabilizatörleri ve antioksidantlar gibi foto dengeleyiciler pamuk lifi takviyeli düşük yoğunluklu polietilen kompozit malzemelerde UV ışığının etkisini azaltmak için kullanılmıştır. Pamuk lifi takviyeli düşük yoğunluklu polietilen kompozit malzemeler tek vidalı ekstruder ile üretilmiştir. CNC freze ile çekme ne darbe numuneleri hazırlamış daha sonra Suntest CPS cihazına konularak UV ışığına maruz bırakılmış ve 120 saat ve 240 saat bekleme sürelerinde örnekler alınmıştır. Katkılı ve katkısız kompozit malzemelerin mekanik özellikleri incelenmiştir ve her biri kendi içlerinde analiz edilmiştir. Ayrıca FTIR, DSC ve renk ölçümü analizleri malzemelere uygulanmıştır. Sonuçlar birbiri içerisinde karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır.