Investigation of Microstructure, Thermal, Mechanical and Antistatic Properties of Nanoparticle Reinforced Polymer Matrix r-PET Fiber Yarns

Year 2020, Volume: 10 Issue: 3, 526 - 534, 15.07.2020

Kadir Gündoğan , Dilan Koksal

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.586869

Cited By: 1

Abstract

In recent years, polymer matrıx nanocomposites
production and usage ratio is increased and therwithal the applicability of
these composites to other areas has also improved significantly. Textile
industry is one of these areas. With the used of polymer matrix nanocomposites
in textile applications, it become possible to produced improved products with
high strength, functional, antibacterial and good mechanical properties. Textile recycling yarns get popular
day by day. Lots of textile company producing recycled PET fiber yarns and this
is contributed to the environment. In thıs study recycled PET polymer was used
as a matrix and enriched nanoparticles to investigate mechanic, micro structure
and thermal properties. Melting method was used for producing of nanocomposite
multifilament yarns. Filament thickness was 120 nm and TiO2, ZnO and
CNT was used as a reinforcement to ratio %0.1, %0.3, %0.5 respectively. After
analysis and experiments, it was seen clearly reinforcements was affected
posıtıvely the mechnanical, micro structure and thermal properties of r-PET
nanocomposites. According to the result of tensile strength tests, it was seen
that CNT reinforcement increased tensile strength of r-PET polymer about %15.

Keywords

Melt Mixing, Recycled PET, Carbon Nanotube, Polymer Matrix Nanocomposite, Titanium Dioxide

Nanopartikül Takviyeli Polimer Matrisli r-PET Geri Dönüşüm İpliklerinin Mikroyapı, Termal, Mekanik ve Antistatik Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Son yıllarda nanoteknolojinin gelişmesiyle
birlikte, polimer esaslı nanokompozitlerin üretimi ve kullanımı artmış, aynı
zamanda bu kompozitlerin diğer alanlara uygulanabilirliği de önemli ölçüde
gelişmiştir. Bu alanlardan biri de tekstildir. Tekstil uygulamalarında
kullanılan polimer matrisli nanokompozitler sayesinde dayanımı daha yüksek,
fonksiyonel, yüksek mukavemetli, anti bakteriyel ve mekanik özellikleri
iyileştirilmiş ürünler üretmek mümkün hale gelmiştir. Tekstilde kullanım amaçlı
üretilen geri dönüşüm polimer matisli nanokompozitler ise gün geçtikçe
değerlenen diğer bir konudur. Günümüzde birçok firma atık PET polimerlerinden nanokompozitler
üreterek çevreye katkıda bulunmaktadırlar. Bu çalışmada tekstilde kullanılan
nanopartikül takviyeleriyle zenginleştirilmiş geri dönüşüm PET matrisli
nanokompozitlerinin mekanik, mikro yapı, termal ve antistatik özellikleri
incelenmiştir. Eriyikte birleştirme yöntemiyle üretilen 120 nm kalınlığındaki
filamentlere takviye malzemesi olarak ZnO, karbon nanotüp (CNT) ve TiO2
kullanılmıştır. Eklenen nanopartiküller ağırlıkça %0.1, %0.3 ve %0.5
oranındadır. Yapılan deneyler ve analizler sonucunda kompozitlere eklenen
takviye malzemelerinin kompozitlerin mekanik, termal ve antistatik
özelliklerini iyileştirdikleri görülmüştür. Kompozit malzemelere yapılan
mukavemet testlerinde CNT takviyeli numunelerin sonuçlarıyla takviye verilmemiş
PET polimerinin mukavemet değeri kıyaslandığında ortalama %15 artış meydana
geldiği görülmüştür.

Keywords

Eriyikte Birleştirme, Geri Dönüştürülmüş PET, Karbon Nanotüp, Polimer Matrisli Nanokompozit, Titanyum Dioksit

References

• Agrawall, H., Saraswat, K., and Awasthi, K. 2014. ZnO Doping in PET Matrix Enhances Conductivity of PET-ZnO Nanocomposites. Advanced Electrochemistry, 1, p. 1-6.
• Altay, L. ve Sarıkanat, M., 2019. Karbon Lif Yüzey Modifikasyonunun Karbon Lif ve Karbon Lif Takviyeli Kompozit Malzemelerin Özelliklerine Etkilerinin İncelenmesi. Tekstil ve Mühendis, 26: 113, s. 25–32.
• Arslan, F., 2011. Karbon Nanotüp Takviyeli Polimer Nanokompozit Geliştirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, s. 1.
• Awad, A.S. and Khalaf, M.E., 2016. Improvement of Chemical and Thermal Properties of Polyethylene Terephthalate (PET) by Using Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTS). International Journal of Materials Science and Applications, 6, p. 297–301.
• Erem, A. ve Özcan, G., 2015. Polipropilen/Titanyum Dioksit Nanokompozit Liflerin Üretimi ve Karakterizasyonu. Tekstil ve Mühendis, 27: 99, s. 1–3.
• Erem, A., Özcan G. and Skrifvars, M., 2013. In Vitro Assessment of Antimicrobial Polypropylene/Zinc Oxide Nanocomposite Fibers. Textile Research Journal, 83: 20, p. 2152-2163.
• Gigaz, J., Bradford, P. and Shao, L., 2017. Radiation-Induced Mechanical Property Changes of CNT Yarn. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Elsevier. 409, p. 268–271.
• Harry, L., James, F. and Mark, E., 1996. Nanocomposites Prepared by Threading Polymer Chains Through Zeolites, Mesoporous Silica, or Silica Nanotubes. Chemical Materials, 8, p. 1735–1738.
• Kozanoğlu, G.S., 2006. Elektrospinning Yöntemiyle Nanolif Üretim Teknolojisi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, s. 6.
• Ma, H., Li, Y., Shen, Y., Zie, L. and Wang, D., 2016. Effect of Linear Density and Yarn Structure on the Mechanical Properties of Ramie Fiber Yarn Reinforced composites. Composites: Part A, 87, p. 98–108.
• Montazer, M. and Morshedi, S., 2014. Photo Bleaching of Wool Using Nano TiO2 Under Daylight Irradiation. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20, p. 83–90.
• Selamet, Y., Meriç, Z. and Özyüzer, L., 2013. Antistatic and Antibacterial Properties of Metal Coated PP Fibers by Magnetron Sputtering. Tekstil ve Mühendis, 78, p. 2–5.
• Simsek, Y., Ozyuzer, L., Seyhan, A. T., Tanoglu, M. and Schulte, K., 2007. Temperature Dependence of Electrical conductivity in Double-Wall and Multi-Wall Carbon Nanotube/polyester Nanocomposites. Journal of Materials Science, 42, p. 9689–9695.
• Subası, A., Zurnacı, M., Kahyaoğlu, A. ve Demir, E., 2017. Polyester/Grafen Kompozitlerinin Mekanik ve Termal Özelliklerinin İncelenmesi. El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 3, s. 472–481.
• Tan, N.L. and Thomas, H., 2016. A Review of the Water Barrier Properties of Polymer/Clay and Polymer/Graphene Nanocomposites. Journal of Membrane Science, 514, p. 595–612.
• Telli, A., Özdil, N. ve Babaarslan, O., 2012. PET şişe Atıklarının Tekstil Endüstrisinde Değerlendirilmesi ve Sürdürülebilirliğe Katkısı. Tekstil ve Mühendis, 19: 86, s. 49–55.
• URL-1, https://www.sigmaaldrich.com
• Uzun, G., Gümüs, H., Yıldız, S., Gümüs, S., Aydemir, D. ve Bardak, T. 2014. TiO2 İlaveli Polipropilen Sjh Nanokompozitlerin Hazırlanması ve Karakterizasyonu. II. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, Isparta.
• Wang, H., Xian, G. and Li, H., 2015. Grafting of Nano-TiO2 onto Flax Fibers and the Enhancement of the Mechanical Properties of the Flax Fiber and Flax Fiber/Epoxy Composite. Composites: Part A, 76, p. 172–180.
• Wu, Q., Li, M., Gu, Y., Wang, S., Yao, L. and Zhang, Z., 2016. Effect of Sizing on Interfacial Adhesion of Commercial High Strength Carbon Fiber Reinforced Resin Composites, Polymer Composites, 37:1, p. 254–261.
• Zahed, B. and Monfared, H., 2015. A Comparative Study of Silver-Grapheneoxide Nanocomposites As a Recyclable Catalyst for the Aerobic Oxidation of Benzyl Alcohol: Support Effect. Applied Surface Science, 328, p. 536–547.
• Zahouily, M., Safi, M. and Quadil, B., 2017. Surface Modification of Knit Polyester Fabric for Mechanical, Electrical and UV Protection Properties by Coating with Graphene Oxide, Graphene and Graphene/Silver Nanocomposites. Applied Surface Science, 414, p. 292–302.
• Zhang, H., Zheng, W., Yan, Q., Yang, Y., Wang, J. and Lu, Z., 2010. Electrically Conductive Polyethylene Terephtlhalate/Graphene Nanocomposites Prepared by Melt Compounding. Polymer, 51, p. 1191 -1196.
• Zhu, J., Charles, A. and Wilkie, A., 2000. Thermal and Fire Studies on Polystyrene–Zincoxide Nanocomposites. Polymer International, 49, p. 1158–1163.