Otomotiv sektörü için polimer köpük malzeme üretimi ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, Polipropilen (PP) polimeri, %20talk katkılı PP (PP-T) ve %20talk/EPDM (PP-T-EPDM) katkılı PP kompozit numuneleri 60, 80 ve 100 bar enjeksiyon basıncı, 60, 80 ve 100 mm/s enjeksiyon hızı, 20, 60 ve 100 bar ütüleme basıncı ve 160, 170 ve 180oC ergiyik sıcaklığı gibi farklı enjeksiyon parametreleri kullanılarak üretilmişlerdir. Proses şartlarına göre üretilen numunelerin mekanik özellikleri tespit edilerek, hafiflik ve mukavemet özellikleri dikkate alınarak optimum şartlar belirlenmiştir. Bu optimum şartlar kullanılarak, polimer ve kompozit malzemelere ağırlıkça %1 ve %2 oranında kimyasal köpük ajanı ilave edilmiş ve gözenekli yapıda hafif malzemeler üretilmiştir. Bu üretilen polimer köpük numunelerin, hücre çapı, hücre sayısı, hücreler arası mesafe, kabuk tabakası kalınlığı ve hücre yoğunluğu gibi hücre morfolojisi karakterizasyonu, çekme ve darbe mukavemeti gibi mekanik özellikleri incelenmiştir. Buna ilaveten termal özelliklerin belirlenmesi için DSC ve TGA analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca nanokil katkıların da polimer ve köpük malzemeler üzerine etkileri araştırılmıştır. Bunun için onyum iyonu ile modifiye edilmiş nano-kil katkılı PP ve PP+EPDM esaslı polimer nanokompozit ve köpük malzemeler üretilmiştir. Nanokil karakterizasyonu için ise X ışınları difraktometresi (XRD) kullanılmıştır.Çalışmalar sonucunda, enjeksiyon basıncı, enjeksiyon hızı, ütüleme basıncı, ergiyik sıcaklığı gibi proses şartları ve köpük ajanı miktarı, üretilen polimer köpüklerin hücre morfolojisini ve mekanik özellikleri önemli oranlarda etkilemişlerdir. Genel olarak, kapalı hücreli gözenek yapısına sahip köpük numuneler üretilmiştir. Hücre morfolojisini etkileyen en önemli parametrelerin enjeksiyon basıncı, ergiyik sıcaklığı ve köpük ajanı miktarı olduğu tespit edilmiştir. Köpük ajanı miktarının artması ile hücre yoğunluğunun arttığı, köpük yoğunluğu ve mekanik özelliklerin ise azaldığı tespit edilmiştir. Talk mineralinin, çekirdekleyici ajan gibi davranarak hem mekanik özelliklerin hem de hücre morfolojisinin şekillenmesinde önemli rol oynadığı belirlenmiştir. Genel olarak, köpüklendirilmemiş PP ile karşılaştırıldığında, PP köpük numunelerinde %9-19 arası yoğunlukta azalma elde edilirken, PP-T numunesinde %10-27, PP-T-EPDM numunelerinde ise %10-24 arasında elde edilmiştir. Mekanik özelliklerdeki azalma oranı ise ortalama %20 olarak tespit edilmiştir. Talk mineraline alternatif olarak kullanılan nano-kil katkı ise mekanik özelliklerin artmasında etkili olmuştur. Nanokil oranının artması ile çekme ve elastiklik modülünün arttığı, darbe ve % uzama değerlerinin azaldığı tespit edilmiştir. Ayrıca, PP-g-MA uyumlaştırıcı kullanımı da nano-kil katkılı kompozitin çekme, % uzama ve darbe mukavemet değerlerinin artmasına sebep olduğu tespit edilmiştir.