PP / TiO2-Kil Kompozitlerin Tribolojik Özelliklerinin Tam-Eşlendirmeli Deney Tasarımı ile Araştırılması
Author :
Abstract
Bu çalışmada, titanyum dioksit (TiO2) ve kil katkılı polipropilen (PP) kompozitler çift vidalı bir ekstrüzyon makinesi kullanılarak ergiyik harmanlama yöntemi ile üretilmişlerdir. Kompozit peletler ardından bir mikro-enjeksiyon kalıplama makinesi kullanılarak enjeksiyon kalıplamaya tabi tutulmuşlardır. Kompozitlerin tribolojik özellikleri bir ball-on-disk test cihazı kullanılarak araştırılmıştır. Tribo-testler oda sıcaklığında ve kuru kayma şartlarında gerçekleştirilmiştir. Numunelerin tribolojik özellikleri üzerindeki ana faktörleri tespit etmek için tam-eşlendirmeli deneysel tasarım kullanılmıştır. Takviye tipi, takviye içeriği, uygulanan yük ve dönme hızı ana faktörler olarak seçilmiştir. Yük ve dönme hızının artmasıyla aşınma oranının arttığı, sürtünme katsayısının (CoF) ise azaldığı görülmüştür. TiO2 yerine kil kullanarak, %5 ağırlık oranında aşınma oranı ve CoF’nin azaldığı tespit edilmiştir.
Keywords
Abstract
In current study, titanium dioxide (TiO2) and clay reinforced polypropylene (PP) composites were produced by using melt compounding method in a twin-screw extrusion machine. Composite pellets were then subjected to injection moulding by using a microinjection moulder. Tribological properties of the composites were investigated using a ball-on-disc tester. Tribo-tests were performed at ambient temperature and dry sliding conditions. Full-factorial experimental design was used to find the main factors on the tribological characteristics of the samples. Filler type, filler content, applied load and turning speed were studied as main factors. It was seen that the wear rate increases, and the coefficient of friction (CoF) decreases by increasing the load and turning speed. The wear rate and the CoF decrease by using clay instead of TiO2, at the content of 5% (wt).
Keywords
- [1] S. H. Ajili, N. G. Ebrahimi and M. T. Khorasani, “Study on thermoplastic polyurethane/polypropylene (TPU/PP) blend as a blood bag material”, J. Appl. Polym. Sci., 89, pp. 2496–2501, 2003.
- [2] E. G. Bajsić, A. Pustak, I. Šmit and M. Leskovac, “Blends of thermoplastic polyurethane and polypropylene. II. Thermal and morphological behavior”, J. Appl. Polym. Sci., 117, pp. 1378–1384, 2010.
- [3] M. Kannan, K. Joseph and S. Thomas, “Dynamic mechanical properties of nanoclay filled TPU/PP blends with compatibiliser”, Plast. Rubber. Compos., 44, pp. 245–251, 2015.
- [4] B. Chen and J. R. G. Evans, “Impact and tensile energies of fracture in polymer-clay nanocomposites”, Polymer, 49, pp. 5113–5118, 2008.
- [5] G. Choudalakis and A. D. Gotsis, “Permeability of polymer/clay nanocomposites: A review”, Eur. Polym. J., 45, pp. 967–984, 2009.
- [6] B. Ou, D. Li and Y. Liu, “Compatibilizing effect of maleated polypropylene on the mechanical properties of injection molded polypropylene/polyamide 6/functionalized-TiO2 nanocomposites”, Compos. Sci. Technol., 69, pp. 421–426, 2009.
- [7] D. Aydemir, G. Uzun, H. Gumuş, S. Yildiz, S. Gumuş, T. Bardak and G. Gunduz, “Nanocomposites of polypropylene/nano titanium dioxide: Effect of loading rates of nano titanium dioxide”, Materials Science, 22 (3), pp. 364–369, 2016.
- [8] T. Liu, W. Wood, B. Li, B. Lively and W.-H. Zhong, “Effect of reinforcement on wear debris of carbon nanofiber/high density polyethylene composites: Morphological study and quantitative analysis”, Wear, 294–295, pp. 326–335, 2012.
- [9] B. K. Prasad, “Sliding wear behaviour of bronzes under varying material composition, microstructure and test conditions”, Wear, 257, pp. 110–123, 2004.
- [10] L. C. Zhang, I. Zarudi and K. Q. Xiao, “Novel behaviour of friction and wear of epoxy composites reinforced by carbon nanotubes”, Wear, 261, pp. 806–811, 2006.
- [11] A. Devaraju, A. E. Perumal, J. Alphonsa, S. V. Kailas and S. Venugopal, “Sliding wear behavior of plasma nitrided austenitic stainless steel type AISI 316LN in the temperature range from 25 to 400 ◦C at 10−4 Bar”, Wear, 288, pp. 17–26, 2012.
- [12] N. K. Myshkin, M. I. Petrokovets and A. V. Kovalev, “Tribology of polymers: Adhesion, friction, wear, and mass-transfer”, Tribol. Int., 38, pp. 910–921, 2005.
- [13] R. C. L. Da Silva, C. H. Da Silva and J. T. N. Medeiros, “Is there delamination wear in polyurethane?”, Wear, 263, pp. 974–983, 2007.
- [14] J. Antony, Design of Experiments for Engineers and Scientists, Butterworth-Heinemann: Burlington, MA, 2003.
- [15] I. Yıldız, A. Evcin, E. Çelmeli, I. Gündüz, “Grafen nanotabaka katkılı alümina esaslı kompozit üretimi ve karakterizasyonu”, Journal of Characterization, 1 (2), pp. 71-80, 2021.
- [16] M. Ekrem, H. Düzcükoğlu, M.A. Şenyurt Ö.S. Sahin, A. Avcı, “Friction and wear performance of epoxy resin reinforced with boron nitride nanoplatelets”, Journal of Tribology, 140(2), pp. 1-7, 2017.
