UYUMLAŞTIRICILARIN KEMİK TOZU VE HİDROKSİAPATİT DOLGULU POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİTLERİN MEKANİK, AŞINMA VE MORFOLOJİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Abstract

ÖZET

Bu çalışma ile, polibütilen süksinat (PBS) bazlı kompozitlerin, farklı inorganik takviye malzemeleri olan kemik tozu (KT) ve hidroksiapatit (HAP) kullanılarak özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Polimer matris ile dolgu maddeleri arasındaki yüzey uyumsuzluk problemlerinin çözümlenmesi için üç farklı uyumlaştırıcı kullanılmıştır. Bu çalışmada uyumlaştırıcı olarak kullanılan malzemeler termoplastik poliüretan (TPU), etilen vinil asetat (EVA) ve maleik-grafted-polipropilendir (MA-g-PP). Kompozitlerin mekanik, morfolojik, aşınma ve termal özellikleri incelenmiştir. KT ve HAP tozlarının yüzey fonksiyonelliklerini karakterize etmek, morfolojik özelliklerinin ve kimyasal yapısının aydınlatılması için XRD, XRF, SEM ve FTIR spektroskopi yöntemi kullanılmıştır. Kompozit karışımları çift vidalı ekstrüderde eriyik karıştırma yöntemi kullanılarak imal edilmiştir. Enjeksiyonlu kalıplama ile şekillendirilen kompozit malzemelerin mekanik, termal, aşınma, su emme ve morfolojik özellikleri sırasıyla; çekme, sertlik, termogravimetrik analiz (TGA), ileri-geri aşınma testi, su emme ve alan etkili taramalı elektron mikroskopisi (FESEM) testleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre uyumlaştırıcı olarak TPU’nun kullanılmasıyla beraber hem KT hem de HAP dolgulu kompozit malzemelerin mekanik, aşınma, su emme ve termal özelliklerini olumlu yönde etkilemektedir. Uyumlaştırıcı olarak kullanılan MA-g-PP’nin ise kompozitlerin termal özelliklerini olumsuz etkilediği görülmüştür.

ABSTRACT

This study aimed to improve the properties of polybutylene succinate (PBS)-based composites by using bone powder (KT) and hydroxyapatite (HAP), which are different inorganic reinforcement materials. Three different compatibilizers were used to solve the surface incompatibility problems between the polymer matrix and fillers. The materials used as compatibilizers in this study are thermoplastic polyurethane (TPU), ethylene vinyl acetate (EVA) and maleic-grafted-polypropylene (MA-g-PP). Mechanical, morphological, wear and thermal properties of composites has been examined. XRD, XRF, SEM and FTIR spectroscopy methods were used to characterize the surface functionalities of KT and HAP powders and to elucidate their morphological properties and chemical structure. Composite mixtures were manufactured using the melt mixing method in a twin screw extruder. The mechanical, thermal, wear, water absorption and morphological properties of composite materials shaped by injection molding were characterized using tensile, hardness, thermogravimetric analysis (TGA), forward-backward wear test, water absorption and field-effect scanning electron microscopy (FESEM) tests, respectively. According to the results obtained, the use of TPU as a compatibilizer positively affects the mechanical, wear, water absorption and thermal properties of both KT and HAP filled composite materials. It has been observed that MA-g-PP used as a compatibilizer negatively affects the thermal properties of the composites.