Effect of the organically modified vermiculite clay loading on the rheological and flammability properties of biopolyethylene/vermiculite clay biocomposites

Abstract

In this work, the effect of the vermiculite (VMT) clay loading on the rheological properties and flammability of bio-based high-density polyethylene/organically modified VMT (BioHDPE/OVMT) clay biocomposites containing 0.5–10 phr of OVMT clay was investigated. X-ray diffraction patterns showed that the BioHDPE was intercalated between the OVMT clay galleries. BioHDPE/OVMT biocomposites containing 5 and 10 phr of OVMT clay exhibited a shear-thinning behavior and a better dispersion/distribution in the BioHDPE matrix. The biocomposite containing 10 phr of organoclay presented a percolated network structure. The elastic modulus increased with the increase in the OVMT loading whereas the tensile and impact strength remained almost unaffected. For the biocomposites containing the unmodified VMT clay, the burning rate decreased with the increase in the VMT loading. The opposite was observed for the biocomposites containing OVMT clay.

Bitkisel Kaynaklı Biyopolietilenin Biyokompozit Üretiminde ve Polimer Karışımlarında Kullanımı

“…Farklı bir çalışmada Hanken ve ark. çeşitli formlarda vermikülit kil kullanarak ürettikleri biyokompozitlerin yanmazlık ve reolojik özelliklerini incelemiştir [68,69]. Herhangi bir yüzey aktif madde veya uyumlaştırıcı kullanılmayan çalışmada vermikülit kile ısıl işlem uygulayarak genleşmesi sağlanmış, işlemin etkisini karşılaştırmak için ayrıca doğal işlem görmemiş şekilde de takviye malzemesi olarak kullanılarak örnekler üretilmiştir.…”

“…Her iki formda da kil ilavesinin Young modülü ve çekme dayanımı değerlerine önemli bir etkisinin olmadığı, kopma uzaması ve darbe dayanımı değerlerini ise düşürdüğü ancak ısı sapma sıcaklığını arttırdığı ve yanma hızını düşürdüğü gözlenmiştir [68]. Modifiye vermikülit kilinin kullanıldığı diğer biyokompozit çalışmasında ise; kil ilavesinin darbe ve çekme mukavemeti değerlerini neredeyse etkilemediği, Young modülü değerini arttırdığı ve biyokompozitin alev alma hızını düşürdüğü belirlenmiştir [69].…”

“…Mineral takviye malzemesi kullanılarak gerçekleştirilen biyokompozit çalışmalarından elde edilen erişilebilir mekanik test sonuçları Tablo 4'te gösterilmektedir. Tablo 2'de yer alan çalışmalardan farklı olarak Tablo 4'te sunulan çalışmalarda, çekme testinin uygulanmasında genellikle "ASTM D638" standardının tercih edildiğidir [64,[67][68][69]. Daha az sayıdaki çalışmada ise [65,66] "ISO 527" test standardına uygun biçimde çekme testi uygulanmıştır.…”

“…Ayrıca incelenen çalışmalarda ağırlıklı olarak yüksek yoğunluklu BiyoPE kullanıldığı, daha az sayıdaki çalışmada lineer düşük yoğunluklu BiyoPE kullanıldığı görülmüştür [64,67]. Tablo 2'deki çalışmalara benzer şekilde, Tablo 4'de yer alan çalışmalarda da Charpy darbe dayanım testi [65,66] ve İzod darbe dayanım testi [64,[67][68][69] gibi farklı darbe testlerinin uygulandığı saptanmıştır. Tablo 4'teki mekanik test sonuçları incelendiğinde, en yüksek Young modülü değerinin takviye malzemesi olarak kayraktaşı lifi [65] ve %20 BiyoPE + 1-3 phr kil kullanılarak üretilen [64,67] biyokompozitlerden elde edildiği görülmektedir.…”

“…Burada dikkat çeken bir nokta; kullanılan kil miktarındaki artışın Young modülü ve çekme dayanımı değerlerini önemli ölçüde etkilememesidir [67]. Kil kullanılarak gerçekleştirilen dört farklı çalışmadan [64,[67][68][69] elde edilen darbe testi sonuçları, birçok farkı biyokompozit örneğinin birbirine yakın darbe dayanım değerleri sergilediğini, ancak uyumlaştırıcı malzeme olarak EMA-GMA kullanımının [64], darbe dayanımını önemli ölçüde arttırdığını göstermektedir. Tablo 2'deki çalışmalara benzer şekilde Tablo 4'de yer alan çalışmalarda da biyokompozitlerin kopma uzaması değerinin, saf BiyoPE'ne göre önemli ölçüde düşük olduğu görülmektedir.…”