Kullanılmış kahve tozu dolgulu polipropilen biyokompozitlerin fiziksel, mekanik ve termal özelliklerinin araştırılması - Can, Şeyma Melike
Bu tez çalışmasında kullanılmış kahve tozu (KKT) doğal dolgulu polipropilen (PP) biyokompozit malzeme (PPKKT) üretilmiştir. Biyokompozitlerin üretiminde maleik anhidrit aşılı polipropilen (MAPP) kullanılarak doğal takviye ile matris arasında arayüzeyinin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Ağırlıkça %10, %20 ve %30 KKT içeren PPKKT biyokompozit örneklerine %2 oranında MAPP ilave edilmiştir. KKT'ler bir kahve zincirinden temin edildikten sonra nemi uzaklaştırılarak belirlenen oranlarda PP ile mekanik karıştırıcıda homojen bir karışım elde edilene kadar karıştırılmıştır. PP ve PPKKT grupları çift vidalı ekstrüderde işlem gördükten sonra granül haline getirilmiştir. Granül biyokompozitler hidrolik preste işlem görerek plakalar elde edilmiştir. Elde edilen plakalardan lazer kesim ile mekanik testler ve termal analizler için standartlara uygun numuneler elde edilmiştir. Numuneler ile yapılan deneylerle ağırlıkça değişen KKT oranına bağlı fiziksel, mekanik, termal ve morfolojik özelliklere etkisi araştırılmıştır. Yapılan test sonuçları, kontrol amacıyla üretilen takviyesiz PP numuneleri ile karşılaştırılmıştır. PPKKT biyokompozitlerin fiziksel özellikleri; yoğunluk, su alma, kalınlık artışı ile mekanik değerleri çekme ve eğme testi ile, termal özellikleri ise diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), termogravimetrik analiz (TGA), fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi (FTIR), ısıl sapma sıcaklığı (HDT), termal iletkenlik analizleriyle araştırılmıştır. Üretilen biyokompozit gruplarında kahve dolgu maddesinin artmasıyla biyokompozitteki yoğunluk azalmıştır. Yapılan periyodik ölçümler sonucunda en fazla su alma ve kalınlık artışı PPKKT30 grubunda olmuştur. %30 KKT içeren grupta %22,4 su alma artışı ve buna bağlı olarak %2,5 kalınlık artışı olmuştur. Mekanik sonuçlar incelendiğinde artan dolgu oranıyla orantılı bir şekilde çekme-eğilme kuvveti düşerken, çekme-eğilme modülü artmıştır. Yapılan DSC analizi sonucunda artan KKT dolgusuna bağlı olarak kristalizasyon sıcaklığında (Tc) belirgin bir değişiklik olmazken, kristalinite dereceleri (Xc) azalmıştır. FTIR analizi sonucunda 3300 cm-1 'deki pik ile hemiselüloz ve / veya selülozdaki O-H gerilme titreşimi tespit edilmiştir. TGA eğrileri incelendiğinde KKT ilavesi ile önemli bir değişikliğe uğramamış olup artan KKT dolgu oranına göre bozunma sıcaklıkları küçük düşüşler göstermiştir. Biyokompozitlere KKT ilavesiyle birlikte ısıl iletkenlik katsayısında ve ısıl sapma sıcaklığı değerlerinde düşüş olmuştur. Sonuç olarak, kahve atığı biyokompozitlerin üretimi için değerli bir malzeme kaynağıdır. Kahve atığından elde edilen biyokompozitler, sürdürülebilir bir malzeme kaynağıdır ve doğal kaynaklı malzemelerin kullanımını düşük maliyetler teşvik etmektedir.