thesis.page.titleprefix INVESTIGATIONS OF FLAX FIBER AND BASALT FIBER CONTAINING POLY(LACTIC ACID) HYBRID ECO-COMPOSITES
Date
2017-05-02
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
In this study, poly(lactic acid) (PLA) was reinforced with flax fiber (FF) and basalt
fiber (BF) as both individually and together hybrid forms. BF and FF containing
PLA eco-composites were prepared using twin-screw micro-compounder at the total
constant mixing ratio of 30 wt%. Test specimens were shaped by lab-scale injection- molding. Mechanical properties, thermo-mechanical characteristics, flow behaviors
and morphological properties of composites were investigated by tensile, Shore
hardness, impact tests, dynamic mechanical analysis (DMA), melt flow index (MFI)
test and scanning electron microscopy technique (SEM), respectively.
Mechanical test results show that tensile strength, percentage strain, elastic modulus
and impact strength are extend up to higher values with increase in BF content in
hybrid composites. On the contrary, presence of FF displays negative effect in which
these values drop down drastically as the FF concentration increases. On the other
hand, slightly higher hardness values are obtained by the addition of FF at higher
loadings. DMA analysis reveals that BF inclusion leads glass transition temperature
of PLA to one point higher but hybrid and FF containing composites shift that
temperature to lower values. Similarly with mechanical test results, storage modulus
of composites enhance with increase in BF concentration and remarkable decreases
are observed for FF filled composites. MFI results display that additions of FF and
BF individually cause fourfold and twofold increase for MFI value of PLA. Hybrid
composites exhibit average MFI values between PLA/FF and PLA/BF composites.
According to SEM analysis, basalt fibers disperse more homogeneously in PLA
matrix as compared with flax fibers.
Description
KETEN ELYAF VE BAZALT ELYAF İÇEREN POLİ(LAKTİK
ASİT) HİBRİT EKO-KOMPOZİTLERİN İNCELENMESİ
ÖZ: Bu çalışmada, poly(laktik acid) (PLA) keten elyaf (FF) ve basalt elyaf (BF) ile tek başlarına ve birlikte hibrit formlarında eklenerek güçlendirilmiştir. BF ve FF içeren PLA eko-kompozitler, % 30 sabit karıştırma oranında çift vidalı mikro-karıştırıcı kullanılarak hazırlanmıştır. Test numuneleri, laboratuvar ölçekli enjeksiyon kalıplama ile şekillendirilmiştir. Kompozitlerin mekanik özellikleri, ısısal-mekanik karakteristikleri, akış davranışları ve morfolojik özellikleri sırasıyla çekme, Shore sertlik, darbe testleri, dinamik mekanik analiz (DMA), erime akış indisi (MFI) testi ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) tekniği ile incelenmiştir Mekanik test sonuçları, hibrit kompozitlerde BF miktarı arttıkça çekme dayanımı, yüzde uzama, elastik modül ve darbe dayanımı değerlerinin arttığını göstermektedir. Bunun aksine, FF eklenmesi ters etki sergilemektedir; bu değerler FF konsantrasyonu arttıkça gözle görülür şekilde düşmektedir. Diğer bir yandan, yüksek FF yüklemelerinde bir miktar fazla sertlik değerleri saptanmaktadır. DMA analizi göstermektedir ki, BF eklenmesi PLA’nın camsı geçiş sıcaklığını bir derece arttırırken hibrit ve FF içeren kompozitlerde bu sıcaklığı daha düşük değerlere kaydırmaktadır. Mekanik test sonuçlarına benzer şekilde kompozitlerin depolama modülleri BF konsantrasyonu ile artmakta, FF eklenmiş kompozitlerde belirgin düşüşler saptanmaktadır. MFI testi sonuçları, tek başlarına FF ve BF eklemeleri PLA’nın MFI değerinde sırasıyla dört ve iki kat artışa neden olduğunu göstermektedir. Hibrit kompozitler, PLA/FF ve PLA/BF kompozitlerinin MFI değerlerinin arasında ortalama değerler sergilemektedir. SEM analizine göre, basalt elyaflar PLA matrisi içinde keten elyaflara kıyasla daha homojen dağılım göstermektedir.
ÖZ: Bu çalışmada, poly(laktik acid) (PLA) keten elyaf (FF) ve basalt elyaf (BF) ile tek başlarına ve birlikte hibrit formlarında eklenerek güçlendirilmiştir. BF ve FF içeren PLA eko-kompozitler, % 30 sabit karıştırma oranında çift vidalı mikro-karıştırıcı kullanılarak hazırlanmıştır. Test numuneleri, laboratuvar ölçekli enjeksiyon kalıplama ile şekillendirilmiştir. Kompozitlerin mekanik özellikleri, ısısal-mekanik karakteristikleri, akış davranışları ve morfolojik özellikleri sırasıyla çekme, Shore sertlik, darbe testleri, dinamik mekanik analiz (DMA), erime akış indisi (MFI) testi ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) tekniği ile incelenmiştir Mekanik test sonuçları, hibrit kompozitlerde BF miktarı arttıkça çekme dayanımı, yüzde uzama, elastik modül ve darbe dayanımı değerlerinin arttığını göstermektedir. Bunun aksine, FF eklenmesi ters etki sergilemektedir; bu değerler FF konsantrasyonu arttıkça gözle görülür şekilde düşmektedir. Diğer bir yandan, yüksek FF yüklemelerinde bir miktar fazla sertlik değerleri saptanmaktadır. DMA analizi göstermektedir ki, BF eklenmesi PLA’nın camsı geçiş sıcaklığını bir derece arttırırken hibrit ve FF içeren kompozitlerde bu sıcaklığı daha düşük değerlere kaydırmaktadır. Mekanik test sonuçlarına benzer şekilde kompozitlerin depolama modülleri BF konsantrasyonu ile artmakta, FF eklenmiş kompozitlerde belirgin düşüşler saptanmaktadır. MFI testi sonuçları, tek başlarına FF ve BF eklemeleri PLA’nın MFI değerinde sırasıyla dört ve iki kat artışa neden olduğunu göstermektedir. Hibrit kompozitler, PLA/FF ve PLA/BF kompozitlerinin MFI değerlerinin arasında ortalama değerler sergilemektedir. SEM analizine göre, basalt elyaflar PLA matrisi içinde keten elyaflara kıyasla daha homojen dağılım göstermektedir.
Keywords
chemical engineering