PLA esaslı grafen, kara havuç atığı ve huntit-hidromanyezit takviyeli biyokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada; polilaktik asit (PLA) matrisi içerisinde takviye malzemesi olarak kara havuç (KH), katkı maddesi olarak grafen nanoplateletler (GNP) ve mineral katkı olarak huntit-hidromanyezit (HH) eklenerek biyokompozit malzemeler üretilmiştir. Üretilen biyokompozitlerin morfolojik, fiziksel, mekanik, termal ve alev geciktirici özellikleri kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Biyokompozit üretimi için çift vidalı ekstrüzyon yöntemi kullanılmış, ardından sıcak pres kalıplama ile numuneler şekillendirilmiştir. Numunelerin karakterizasyonunda fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapısal ve morfolojik analizler gerçekleştirilmiştir. Mekanik özellikler çekme, eğilme ve darbe dayanımı testleriyle, termal davranış ise diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), termogravimetrik analiz (TGA), yük altında eğilme sıcaklığı (HDT) testleriyle değerlendirilmiştir. Alev geciktirici performans UL-94 V yanma testi ile ölçülmüştür. Sonuçlara göre, KH ve HH katkıları PLA biyokompozitlerin kristalizasyon derecesini tüm varyasyonlarda arttırmıştır. HH ilavesi, matrisin bozunma sıcaklığını iyileştirirken termal kararlılık ve kalıntı miktarını da yükseltmiştir. PLA/GNP/KH biyokompozitinde KH katkısı, ısıl dayanımı hafifçe düşürmesine rağmen kütle kaybı hızını yavaşlatmış ve kalıntı oranını artırmıştır. PLA/GNP/KH/HH biyokompozitinde ise HH ilavesiyle termal deformasyon sıcaklığı 55,5 °C’ye yükselerek saf PLA’ya kıyasla %2,97’lik iyileşme sağlanmıştır. Elde edilen veriler, KH ve HH katkılarının PLA tabanlı biyokompozitin termal performansını önemli ölçüde optimize ettiğini ortaya koymuştur.