Otomotiv uygulamaları için yüzey özellikleri iyileştirilen polipropilen kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Modern otomotiv iç ve dış parçalarında yüzey estetiği günden güne önem kazanmaktadır. Günümüzde lüks araçlar dışında orta sınıf araçlarda da aranan bir özellik haline gelmiştir. Polipropilen (PP) malzemeler ucuz olmaları, hafif ve kolay işlenebilmeleri, geri dönüştürülerek tekrar kullanılabilmelerinin yanı sıra dolgu ve katkılarla güçlendirilmiş tribolojik özellikleri bakımından da otomotivde iç ve dış aksamların üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, otomotivin özellikle iç aksamlarında (gösterge panelleri, iç kapı panelleri vb.) kaliteli yüzey özellikleri geliştirmek amacıyla polipropilen kompaundlar hazırlanmıştır. Kompaundlar hazırlanırken homojen karışım elde etmek için çift vidalı ekstrüderde eriyik karışım metodu kullanılmıştır. Hazır yüzey kalitesine etkilerini tespit etmek amacıyla kompaundlardan alınan numunelere fiziksel, termal, mekanik, morfolojik ve tribolojik testler uygulandı. Sonuçlar, çizilme direncine etki eden ana faktörler kristalizasyon, polimer ve dolgu arasında ki etkileşim, ana matris içinde dispersiyonun etkinliği, sertlik/darbe dayanımı dengesi, slip ajanla yüzey modifikasyonu yönünden karşılaştırıldı. Bu kapsamda geliştirilen PP kompaundlarda çizilme direncine neden olan termal, mekanik, morfolojik ve tribolojik etkilerin incelenmesi ve yüzey estetiği performans karşılaştırmaları yapıldı Kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) kullanılarak, 650-4000 CM-1 aralığında numuneler morfolojik olarak incelendi. Yapılan incelemeler sonunda silikon katkısı içeren PDMS poli(dimetilsiloksan) karakteristik piklerine sahip olduğu görülmüştür. Tüm numunlerin fiziksel karakterizasyonunda; yoğunluk ölçümü ISO 1183 standardına göre gerçekleştirildi. Yoğunluk Shore D testi standardına göre D tipi durametre ile yapıldı. Matris malzemesi olarak kullanılan polipropilen kopolimerin polipropilen homopolimere göre daha yüksek erime akış indisi (MFI) değerleri tespit edildi. Evrensel test cihazları yardımıyla mekaniksel karakterizasyon yapılmıştır. Gerilim-gerinim sonuçlarından, elastik modulü ve % kopma uzaması ile çekme mukavemeti değerleri hesaplanmıştır. Farklı ana matris ve farklı oranlarda dolgu ve katkıların mekanik özellikleri nasıl etkilediği tespit edilmiştir. DSC cihazı yardımıyla tüm örneklerin ısıl karakterizasyonu yapılmıştır. Yüzde kristallilik değerleri dolgu olarak talk içeren kompozitlerde vollastonite içerenlere oranla daha yüksek olduğu saptandı. Ana matrisi polipropilen homopolimer olan numunelerden diğer PP tiplerine kıyasla daha yüksek ısıl deformasyon testi (HDT) elde edildi. Talk miktarı arttığında HDT değerinin de arttığı ortaya çıktı. Elastomer olarak SEBS (stiren-etilen-bütilen-stiren triblok kopolimer) kullanılan ve dolgu olarak vollastonit içeren kompozitlerin kristallik oranının daha yüksek olduğu tespit edildi. Çizik testleri için VW'in kullandığı test metodu Erichsen 430 II P çizik test cihazında 15 N yük altında gerçekleştirildi. Paralel çapraz kesik (cross hatch cutter) çizik metodu kullanılarak, çizik cihazıyla 90 derece açı ile 2 mm mesafe ile 20 yatay 20 dikey çizik prosesi uygulandı. Cihazda uç olarak 1 mm'lik ISO 1518-1 tipi kullanıldı. Test numunelerinin çizik genişliklerini test etmek üzere çizik noktaları(bölgeleri) oluşturuldu. Çizik bölgelerinin taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizlerinde her bir numune için 10 farklı noktadan görüntü 500µm boyutunda alındı. SEM görüntülemeleri ile çizik genişliği ortalaması hesaplandı. Çizik bölgeleri oluşturulan numunelerin çizik koruması (direnci) ile çizik görünürlükleri hesaplandı. Çizik genişliği arttıkça çizik korumasının azaldığı belirlendi. Kullanılan ana matrisin homo veya kopolimer olmasına göre çizik oluşumunu önemli ölçüde etkilediği, ana matrisi polipropilen kopolimer olan karışımların polipropilen homopolimer olanlara kıyasla daha iyi çizik koruması sağladığı ortaya çıkmıştır. Özellikle bu karışımlarda vollastonit, SEBS ve silikon katkılarının birlikte kullanılmasının çizik oluşumunun önlenmesine önemli katkı sağladığı bulunmuş diğer taraftan talk dolgusu içeren karışımların çizik oluşumunu arttırdığı tespit edilmiştir. Renk değişimine bağlı ölçülen çizik görünürlüğü testleri sonucunda, kopolimer polipropilen kullanılan yapılara eklenen vollastonitin talka oranla SEBS ile birlikte kullanıldığında çizik görünürlüğünü arttırdığı belirlenmiştir. Tribolojik özelliklerden çizik karakteristiğini belirleme çalışmaları kapsamında, SEM ile bazı numunlerde çizik oluşumları incelendi. Bu incelemeler 100 µm boyutunda gerçekleştirilerek numunlerde hasar, balık sırtı ve kesilme oluşumları saptandı. Talk kullanılan karışımlarda çizik oluşumu son aşamasına kadar kesilmeye gelmekte vollastonit kullanılan yapılarda çizik oluşumu ikinci aşama olan balık sırtında kalmaktadır. Çizik direncini tespit etmek amacıyla spektrofotometre ile saptanan çizik görünürlüğü sonuçları ile SEM ile çizik genişliği ölçümü sonucu bulunan çizik koruması sonuçları aynı numunler için karşılaştırıldığında iki yöntem arasında herhangi birbiriyle ilgili bir bağlantıya rastlanmamıştır.