BİYO PARTİKÜL TAKVİYESİNİN POLİMER KOMPOZİTLERE ETKİLERİ

Abstract

Bu çalışmadaçevresel sürdürülebilirlik ve atık yönetimi perspektifinden hareketle, tarımsal yan ürün niteliğindeki ceviz, badem ve fındık kabukları değerlendirilerek yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) matrisli biyokompozit malzemeler geliştirilmiştir. Biyopartiküller, kullanım öncesinde 75 µm altına elenerek ince toz formuna getirilmiş ve HDPE matrise %0,5, %1 ve %1,5 oranlarında ilave edilmiştir. Bu sayede üç farklı partikül tipine ve üç katkı oranına sahip dokuz kompozit numune hazırlanmıştır. Üretim süreci, tek vidalı ekstrüzyon, mekanik kırma ve enjeksiyon kalıplama adımlarını içeren endüstriyel ölçekte uygulanabilir bir hat üzerinde gerçekleştirilmiştir. Mekanik testler kapsamında çekme ve üç nokta eğme deneyleri yapılmış; %1,5 fındık kabuğu katkılı kompozit, 18,99 MPa maksimum çekme dayanımı ve 270,13 MPa elastisite modülü ile en iyi çekme performansını göstermiştir. Eğilme testlerinde de aynı numune, 24,05 MPa eğilme dayanımı ve 458,95 MPa eğilme modülü ile öne çıkmıştır. Termal karakterizasyon için uygulanan Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) analizleri, biyopartikül takviyelerinin HDPE’nin erime davranışını modifiye ettiğini ve kristallik derecesini kısmen artırdığını ortaya koymuştur. En yüksek erime entalpisi %1 ceviz katkısında (20,49 J/g), en yüksek erime sıcaklığı ise %1,5 ceviz katkısında (137,99 °C) elde edilmiştir. Termogravimetrik Analiz (TGA) sonuçları, %1 ceviz katkılı kompozitin 210,92 °C ile en yüksek başlangıç bozunma sıcaklığına sahip olduğunu, %1,5 badem katkılı kompozitin ise 478,45 °C tepe bozunma sıcaklığı ile en yüksek ısıl kararlılığı sağladığını göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, tarımsal atık bazlı biyopartiküllerin belirli oranlarda HDPE matrisine eklenmesiyle hem mekanik hem de termal özelliklerde anlamlı iyileşmeler sağlanabileceğini ortaya koymuştur. Böylece, çalışma yalnızca yüksek performanslı ve fonksiyonel biyokompozitlerin geliştirilmesine katkı sunmakla kalmayıp, aynı zamanda atık değerlendirme ve çevresel sürdürülebilirlik hedeflerine de önemli bir bilimsel ve teknolojik destek sağlamaktadır.