Polilaktik asit (PLA) matrisli bazalt-odun lifi takviyeli biyokompozitlerin üretilmesi ve izolasyon özellikleri dahil performans özelliklerinin incelenmesi

Geleneksel petrol/doğalgaz türevi polietilen/polipropilen gibi polimerler ile üretilen kompozitlerin sürdürülebilir olmayışı ve/veya doğada bozunmamaları yanında, günümüzde çevresel bilincin artması ve dünyamızın karşı karşıya kaldığı ekolojik riskler sebebiyle, alternatif olma potansiyeline sahip "biyokompozitler (biyomalzeme içeren kompozitler)" konusuna ilgi ve yürütülen araştırmalar son yıllarda yoğun bir şekilde artmaktadır. Bununla birlikte, özellikle çok yoğun kullanım alanları olan ambalaj ve izolasyon sektörlerinde, kullanım sonrası oluşan atık problemleri sebebiyle duyulan kaygılar birçok alanda sentetik polimerik malzemelerin kullanımının azaltılmasını gerekli kılmaktadır. Diğer yandan hafif olmaları, mükemmel mekanik özellikleri, proses kolaylığı, akustik özellikleri, vd. nedeniyle biyokompozitler havacılık ve otomotiv sektörlerinden ev gereçlerine kadar geniş bir alanda kullanılabilmekte ve cam lifi destekli sentetik plastiklere alternatif olabilmektedir. Bununla birlikte mekanik özelliklerinin iyi olması ve doğal kaynaklardan elde edilmesi, polilaktik asiti (PLA) petrol türevi polimerlere önemli bir alternatif yapmakta ve takviye ediciler ile birlikte üretilen biyokompozitlerin pek çok konvansiyonel mühendislik malzemesine alternatif olabilme kapasitesine sahip olduğu bilinmektedir. Bazalt lifi ise bazalt taşlarından elde edilen takviye malzemeleridir. Bazalt ülkemizde de yoğun olarak bulunan bir maden olan volkanik kaya kütlelerinden biridir. Bazalt lifi ısı yalıtımı, ses yalıtımı, akustik düzenleme ve yangın yalıtımı amacıyla kullanılmakta olup cam lifinden daha iyi mekanik özellikler gösterebilmektedir. Bu çalışmada PLA matrisli, bazalt ve izolasyon özellikleriyle öne çıkan kayın odun unu takviyeli biyokompozitler üretmiş ve izolasyon özellikleri dahil performans özellikleri incelenmiştir. Bu çift takviyeli kompozitleri üreterek izolasyon özellikleri iyileştirilmiş biyobozunur malzemelerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bazalt ve odun unu takviyeli kompozitler ayrı ayrı farklı oranlarda üretilmiş ve hem bazalt hem odun unu içeren çift takviyeli kompozitlerle karşılaştırılmıştır. Biyokompozitler 40 L/D çift vidalı ekstrüder yardımıyla üretilmiş, üretilen biyokompozitlere mekanik özelliklerini belirlemek için çekme ve eğilme testleri yapılmıştır. Kimyasal bağ gerilmelerini belirlemek için FTIR analizi, termal özelliklerini belirlemek için TGA analizi ve termomekanik özellikleri için ısıl sapma sıcaklığı testi (HDT) yapılmıştır. Biyokompozitlerin fiziksel özelliklerini belirlemek için yoğunluk, su alma oranı ve kalınlık artışı testleri yapılmıştır. Biyokompozitlerin izolasyon özellikleri için ısıl iletkenlik katsayısı testi ve ses iletim kaybı ölçümü testleri yapılmıştır. Biyokompozitlerin iç yapısını detaylı bir şekilde incelemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Sonuç olarak, %20'ye kadar hem bazalt hem odun unu kullanılan biyokompozitlerin eğilme dayanımlarının bir miktar arttığı, bu orandan sonra düştüğü, çekme dayanımlarının ise çapraz bağlayıcı kulanılmadığı için her oranda PLA'ya kıyasla düştüğü bulunmuştur. Çekme ve eğilme modüllerinin ise bazalt lifi içeren kompozisyonlarda kullanım oranıyla birlikte arttığı tespit edilmiştir. Isıl iletkenlik katsayısı ölçümü testinde odun onu içeren örneklerin PLA'ya kıyasla çok daha düşük iletkenlik katsayısı gösterdiği, ses iletim kaybı testindeyse bazalt lifi içeren örneklerin sesi daha az ilettiği bulunmuştur. Bununla birlikte odun unun içeren örneklerin selülozik malzemenin higroskopik kimyasal yapısı sebebiyle su alım ve şişme oranlarının daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda, ucuz takviye malzemeriyle desteklenmiş, geliştirilmiş izolasyon özelliklerine sahip çevreye duyarlı biyokompozitler üretilmiştir.