Ekstrüzyonla yeniden işlemenin pirina katkılı polipropilen (PP) kompozitlerin bazı performans özelliklerine etkisi
Effect of reprocessing by extrusion on some performance characteristics of olive pomace additive polypropylene (PP) composite
- Tez No: 1011576
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT ERTAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Biyobozunur polimerler, Biyopolimerler, Kompozit polimerler, Biodegradable polymers, Biopolymers, Composite polymers
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyokompozit Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda kompozit malzemelerin doğaya ve ekosisteme verdiği zararı en aza indirme amacıyla doğal dolgu maddeleri kullanılarak geliştirilen biyokompozit malzemeler ve bu malzemelerin geri dönüşümü hem akademik hem de endüstriyel çevrelerde önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Bu tür malzemeler, çoklu ekstrüzyon sürecinde defalarca yüksek sıcaklığa maruz kalmaları ve mekanik olarak deformasyona uğramaları nedeniyle mekanik, termal ve morfolojik özelliklerinde çeşitli değişimlere uğrayabilmektedir. Bu tez çalışmasında, doğal bir dolgu maddesi olan zeytin pirinası (P) kullanılarak polipropilen (PP) esaslı biyokompozit malzemeler üretilmiştir. Biyokompozit üretiminde, pirina ile polipropilen matrisi arasındaki ara yüzey etkileşimini iyileştirmek amacıyla maleik anhidrit aşılı polipropilen (MAPP) kullanılmıştır. Ağırlıkça %20 P, %2 MAPP ve %78 PP içeriğine sahip biyokompozitler hazırlanmıştır. Homojen bir karışım elde edebilmek için pirina, bilyalı değirmende öğütülerek nemi uzaklaştırıldıktan sonra mekanik karıştırıcı yardımıyla PP ve MAPP ile belirlenen oranlarda bir araya getirilmiştir. Hazırlanan karışımlar çift vidalı ekstrüderde altı döngü boyunca yeniden işlenmiş ve her ekstrüzyon döngüsü sonunda ikişer adet numune alınmıştır. Elde edilen granül formdaki biyokompozitler (PP-P), hidrolikısıtmalı-soğutmalı pres kullanılarak plakalar haline getirilmiş ve bu plakalar lazer kesim yöntemiyle mekanik ve termal analizler için standart ölçülerde numunelere dönüştürülmüştür. Ekstrüzyonla yeniden işlenmenin biyokompozitlerin mekanik, termal ve morfolojik özelliklerine etkisi; saf PP ve bir kez ekstrüde edilmiş PP numuneleri ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. PP-P biyokompozitlerin mekanik davranışları çekme ve eğilme testleri ile; termal davranışları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), termogravimetrik analiz (TGA) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi (FTIR) ile; morfolojik yapıları ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Mekanik test sonuçlarına göre, pirina katkısı ve artan ekstrüzyon döngü sayısı ile çekme ve eğilme dayanımlarında düşüş gözlenirken, çekme ve eğilme modüllerinde artış meydana gelmiştir. DSC analizinde, pirina dolgusunun ve artan döngü sayısının kristalizasyon sıcaklığı (Tc) üzerinde belirgin bir etkisinin olmadığı, ancak kristalinite derecesinin (Xc) azaldığı belirlenmiştir. FTIR analizinde yapısal bütünlüğün korunduğu görülmüş; TGA sonuçlarında ise pirina ilavesiyle belirgin bir değişiklik olmazken, beşinci döngü sonrasında bozunma sıcaklıklarında anlamlı bir düşüş meydana geldiği tespit edilmiştir. Ayrıca pirina katkısı ve artan döngü sayısı ile biyokompozitlerin ısıl iletkenlik katsayısı ve ısıl sapma sıcaklığı değerlerinde düşüş gözlenmiştir. xv Sonuç olarak, pirina ilavesi PP matrisi içerisinde doğal, düşük maliyetli ve sürdürülebilir bir dolgu malzemesi olarak biyokompozit üretimi için önemli bir potansiyel sunmaktadır. Bununla birlikte, çoklu ekstrüzyon işlemi malzemenin yeniden işlenebilirliği açısından kritik olup mekanik ve termal özelliklerde belirli değişimlere yol açmaktadır. Bu çalışma, pirina dolgulu PP biyokompozitlerin yeniden işlenebilirliği ve performans değişimleri üzerine kapsamlı bir değerlendirme ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, studies focusing on reducing the environmental impact of composite materials have led to the development of biocomposites reinforced with natural fillers and to increased interest in the recyclability of these materials within both academic and industrial fields. During multiple extrusion processes, such materials are exposed repeatedly to high temperatures and mechanical deformation, which may cause significant changes in their mechanical, thermal, and morphological properties. In this thesis study, polypropylene (PP)-based biocomposite materials were produced using olive pomace (P) as a natural filler. To enhance the interfacial interaction between the pomace and the polypropylene matrix, maleic anhydride grafted polypropylene (MAPP) was used as a compatibilizer. Biocomposites containing 20 wt% P, 2 wt% MAPP, and 78 wt% PP were prepared. To obtain a homogeneous mixture, olive pomace was ground in a ball mill to remove moisture and then blended with PP and MAPP in predetermined ratios using a mechanical mixer. The prepared mixtures were reprocessed in a twin-screw extruder for six extrusion cycles, and two samples were collected after each cycle. The granulated biocomposites (PP-P) were then molded into plates using a hydraulic press, and these plates were cut with a laser system to obtain standard test specimens for mechanical and thermal analyses. The effects of reprocessing through extrusion on the mechanical, thermal, and morphological properties of the biocomposites were evaluated by comparing them with neat PP and once-extruded PP samples. The mechanical behavior of the PP-P biocomposites was examined through tensile and flexural tests; their thermal behavior was analyzed using differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR); and their morphological structures were investigated with scanning electron microscopy (SEM). According to the mechanical test results, tensile and flexural strengths decreased with pomace addition and increasing extrusion cycles, whereas tensile and flexural moduli increased. DSC analysis showed that pomace content and increasing cycle number did not significantly affect the crystallization temperature (Tc), while the degree of crystallinity (Xc) decreased. FTIR analysis indicated that the structural integrity of the material was preserved. TGA results revealed no significant change caused by pomace addition; however, a notable decrease in decomposition temperature was observed after the fifth extrusion cycle. Furthermore, both the thermal conductivity coefficient and heat deflection temperature values decreased with pomace addition and higher reprocessing cycles. In conclusion, olive pomace is a natural, low-cost, and sustainable filler material with strong potential for use in PP-based biocomposite production. Nevertheless, multiple extrusion cycles play a critical role in the reprocessability of these materials and lead to specific changes in their mechanical and thermal properties. This study provides a xvii comprehensive evaluation of the reprocessability and performance changes of olive pomace-filled PP biocomposites.
Benzer Tezler
- Computer aided operations sequence and die design for cold extrusion
Başlık çevirisi yok
M.TUNÇ GÜNEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. MUSTAFA İLHAN GÖKLER
- Mısır gluteni ve yağsız Soya Unu'nun ekstruzyon yöntemiyle işlenerek yeni bir ürün eldesi
Başlık çevirisi yok
MERAL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Gıda MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEHER ÖZBİLGİN
- Investigation of stress history in extrusion by the finite element method
Başlık çevirisi yok
SİNAN MÜFTÜ
- Toprak sanayiinde tuğla-kiremit üretiminde kullanılan killerin ekstrüzyonla şekillendirilmesi ve vakum ekstrüzyon presi dizaynı
Başlık çevirisi yok
YÜKSEL BAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM UZMAY
- Al-Mg-Si işlem alaşımlarında ön yaşlandırma ısıtma hızı ve kademeli yapay yaşlandırmanın mekanik özelliklere etkisi
Başlık çevirisi yok
A.TEVFİK ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Metalurji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. REMZİ ÇETİN