Halloysit içeren PVC kompozitlerin üretimi: Isıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Polivinilklorür (PVC), endüstride en çok kullanılan termoplastik malzemelerden biridir. Yangın dayanımı, kimyasal dayanımı ve mekanik özelliklerinden dolayı birçok mühendislik uygulamasında kullanılmaktadır. PVC'nin yangına dayanıklılığı çeşitli dolgu maddeleri eklenerek artırılabilir. Bu çalışmada, PVC/Mg(OH)2 kompozitlerinin termal ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için halloysit nanotüp (HNT) kullanılmıştır. Kompozit kompaundlar, PVC'nin, plastikleştirici, magnezyum hidroksit, HNT ve diğer işlem katkı maddeleri ile dahili bir karıştırıcıda eritilerek karıştırılmasıyla üretilmiştir. Test numuneleri, şeritler şeklinde laboratuvar tipi bir ekstrüder ile püskürtülerek hazırlanmıştır. Kompozitlerin termal özelliklerini belirlemek için DSC ve TGA analizleri yapılmıştır. Kompozitlerin kritik oksijen indeksi (LOI) değerleri ve çekme mekanik özellikleri de incelenmiştir. Yüksek magnifikasyonlu SEM görüntülerinden, Mg(OH)2 dolgusunun büyük tabaka bloklar halinde matris içinde dağıldığı görülmüştür. Ayrıca silika nanotüplerin, kompozit içinde tekli dağılım yanında, aglomer/agregat formunda da dağılım sergilediği izlenmiştir. Mg(OH)2 ile birlikte HNT dolgusunun kullanıldığı kompozitlerde, HNT artışı ile polimer moleküllerindeki artan segment hareketliliğindeki kısıtlamalardan dolayı 85 ºC civarındaki camsı geçiş sıcaklığı gözlenmemiştir. HNT içermeyen Mg(OH)2 dolgulu kompozite kıyasla, HNT dolgulu PVC/Mg(OH)2 kompozitlerdeki PVC kristalizasyon yüzdesinde, HNT miktarı artışı ile artış görülmüştür. Bu sonuç, HNT dolgusunun PVC kristalizasyonu için çekirdekleştirici ajan olarak davranmasına dayandırılmıştır. DSC analiz sonuçlarına göre, PVC jelleşme oranı, kompozit içerisindeki HNT oranı arttıkça azalma eğilimi göstermiştir. Dolgu olarak %100 HNT kullanıldığında, bu azalma kendini maksimum seviyede göstermiştir. PVC kompozit içerisindeki HNT oranı arttıkça elastik modül değeri artmıştır. PVC kompozitlerde HNT artışı ile azalan jelleşme oranı nedeniyle beklenen modül değerindeki azalmayı, sertlik veren HNT dolgusunun kompanse ettiği sonucuna varılmıştır. Mg(OH)2 kullanılmayan sadece HNT içeren kompozitte ise çekme mukavemeti ve tokluk değerlerinde önemli azalma bulunmuştur. TGA analizleri sonucunda, HNT içeren kompozitlerde, sadece Mg(OH)2 dolgusu içeren refereans kompozite kıyasla, bozunma hızlarında azalma gözlenmiş ve bu sonucun aynı kompoziyonlarda artan Td50 sıcaklık değerleri ile uyumlu olduğu için ısıl kararlılık artışı göstergesi olduğu düşünülmüştür. Her iki dolguyu da içeren kompozitlerin LOI analizleri sonucunda, HNT oranı arttıkça gerekli olan oksijen konsantrasyonu değerinin, sadece Mg(OH)2 içeren kompozite kıyasla arttığı görülmüştür. Diğer yandan sadece HNT içeren kompozitin LOI değerinin, sadece Mg(OH)2 içeren kompozite kıyasla azaldığı saptanmıştır. Sonuç olarak, PVC polimeri ile Mg(OH)2 ve HNT dolguları beraber kullanıldığında bir sinerjistik etki oluşturmuş ve toplam dolgu miktarı içinde %10, 15 ve 20 oranında HNT kullanıldığında, iyileşmiş mekanik ve ısıl özellikler elde edilmiştir.