HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi

GUNER, MELEK; ŞEKER, TARIK SELÇUK; CİCEK OZKAN, BETUL

HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi

Betül ÇİÇEK ÖZKAN, (Fırat Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Elazığ, Türkiye)

Melek GÜNER, (Fırat Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Elazığ, Türkiye)

Tarık Selçuk ŞEKER (Fırat Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Elazığ, Türkiye)

Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi

3 1

Yıl: 2020 Cilt: 32 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 259 - 266 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 26-01-2021

HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi

Öz:

Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) matrisine farklı oranlarda çinko oksit (ZnO) ve hidroksiapatit (HAp) nanoparçacıklar takviye edilerek baskı tekniği ile farklı konsantrasyonlarda nanokompozit malzemeler üretilmiştir. Kullanılan nanotakviye malzemelerinin ve kompozit üretim yönteminin HDPE matrisli kompozitler üzerindeki termal, morfolojik vekristalinite özellikleri araştırılmıştır. Hazırlanan kompozitlerin X-ışını kırınım deseni (XRD) yöntemi kullanılarak kristaliniteözellikleri incelenmiş ve HDPE’nin karakteristik 2θ pikleri elde edilmiştir. HDPE/ZnO nanokompoziti için ZnO fazına ait olan2θ pikleri tespit edilmiş ve ortalama kristal boyutunun 14 ile 26 nm arasında değiştiği belirlenmiştir. HDPE/HAp nanokompozitinde HAp fazına ait olan 2θ pikleri ve ortalama 10 ile 25 nm arasında değişen kristal boyutları tespit edilmiştir. XRDsonuçları her iki kompozit içerisinde nano takviye malzemelerinin iyi bir biçimde dağıldığını göstermektedir. Ayrıca artantakviye miktarı ile kompozitin kristalinitesinin arttığı belirlenmiştir. Termal analiz sonucunda her iki kompozit grubu için tespitedilen takviye oranının gerçek değerlerle örtüştüğü ve artan takviye miktarıyla ısı akısının arttığı belirlenmiştir. Morfolojikincelemeler sonucunda nanokompozit malzemelerin yüzey yapısının saf HDPE’den farklı olduğu, tabakalanmaların meydanageldiği ve artan takviye miktarıyla bu değişimin daha net bir biçimde görüldüğü gözlenmiştir.

Anahtar Kelime:

Thermal and Morphological Properties of HDPE/ZnO and HDPE/HAp Nanocomposites

Öz:

Nanocomposite materials in different concentrations were produced through printing technique by adding zinc oxide (ZnO) and hydroxyapatite (HAp) nanoparticles in different ratios into high density polyethylene (HDPE) matrix. Thermal, morphological and crystallinity properties of nano reinforcing materials and composite production method on HDPE matrix composites were investigated. Crystallinity properties of the composites were investigated by using the X-ray diffraction pattern (XRD) and the characteristic 2θ peaks of HDPE were obtained. 2θ peaks belonging to the ZnO phase for HDPE/ZnO nanocomposite were obtained and the average crystal size ranged from 14 to 26 nm was determined. In HDPE/HAp nano composites, 2θ peaks of HAp phase and average crystal sizes ranging between 10 and 25 nm were determined. XRD results showed that the nano reinforcing materials were well dispersed in both composites. In addition, it was observed that the crystallinity of composite increased with the increase in the amount of reinforcing material. As a result of thermal analysis, it was determined that the reinforcement ratio determined for both composite groups coincided with the accurate values and the heat flux increased with increasing reinforcement amount. As a result of morphological investigations, it was observed that the surface structure of nanocomposite materials was different from pure HDPE, layering occurred and this change was observed more clearly with increasing amount of reinforcement.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Tanniru M, Yuan Q, Misra R. On significant retention of impact strength in clay–reinforced high-density polyethylene (HDPE) nanocomposites. Polymer 2006; 47(6): 2133-2146.
[2] Grigoriadou I, Paraskevopoulos K, Chrissafis K, Pavlidou E, Stamkopoulos TG, Bikiaris D. Effect of different nanoparticles on HDPE UV stability. Polymer Degradation and Stability 2011; 96(1): 151-163.
[3] Gilmer TC, Williams M. Polymer mechanical properties via a new laboratory tensile tester. Journal of Chemical Education 1996; 73(11):1062.
[4] Sahebian S, Zebarjad SM, Sajjadi SA, Sherafat Z, Lazzeri A. Effect of both uncoated and coated calcium carbonate on fracture toughness of HDPE/CaCO3 nanocomposites. Journal of Applied Polymer Science 2007; 104(6): 3688-3694.
[5] Ammala A, Hill A, Meakin P, Pas SJ, Turney TW. Degradation studies of polyolefins incorporating transparent nanoparticulate zinc oxide UV stabilizers. Journal of Nanoparticle Research 2002; 4(1-2): 167-174.
[6] Ponnamma D, Cabibihan JJ, Rajan M, Pethaiah SS, Deshmukh K, Gogoi JP, Pasha SK, Ahamed MB, ve diğerleri. optimization and applications of ZnO/polymer nanocomposites. Materials Science and Engineering: C 2019; 98, 1210- 1240.
[7] Devaraju A, Sivasamy P, Loganathan GB. Mechanical properties of polymer composites with ZnO nano-particle. Materials Today: Proceedings, 2019.
[8] Ahmed M, Meyer WE, Nel JM. Structural, optical and electrical properties of the fabricated Schottky diodes based on ZnO, Ce and Sm doped ZnO films prepared via wet chemical technique. Materials Research Bulletin 2019; 115, 12-18.
[9] Çolak, H, Karaköse E. Tm-doped ZnO nanorods as a TCO for PV applications. Journal of Rare Earths 2018; 36(10): 1067-1073.
[10] Zak AK, Ghanbari A, ShekoftehNarm T. The effect of molybdenum on optical properties of ZnO nanoparticles in Ultraviolet–Visible region. Advanced Powder Technology 2017; 28(11): 2980-2986.
[11] Bhati VS, Hojamberdiev M, Kumar M. Enhanced sensing performance of ZnO nanostructures-based gas sensors: A review. Energy Reports, 2019.
[12] Mallakpour S, Behranvand V. Nanocomposites based on biosafe nano ZnO and different polymeric matrixes for antibacterial, optical, thermal and mechanical applications. European Polymer Journal 2016; 84, 377-403.
[13] Mansour SA, Elsad R, Izzularab M. Dielectric investigation of high density polyethylene loaded by ZnO nanoparticles synthesized by sol–gel route. Journal of Sol-Gel Science and Technology 2016; 80(2): 333-341.
[14] Tian F, Lei Q, Wang X, Wang Y. Investigation of electrical properties of LDPE/ZnO nanocomposite dielectrics. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2012; 19(3): 763-769.
[15] Jafarzadeh Y, Yegani R, Sedaghat M. Preparation, characterization and fouling analysis of ZnO/polyethylene hybrid membranes for collagen separation. Chemical Engineering Research and Design 2015; 94, 417-427.
[16] Li SC, Li YN. Mechanical and antibacterial properties of modified nano‐ZnO/high‐density polyethylene composite films with a low doped content of nano‐ZnO. Journal of Applied Polymer Science 2010;116(5): 2965-2969.
[17] Ersoy S, Taşdemir M. Zinc oxide (ZnO), magnesium hydroxide [Mg(OH)2] and calcium carbonate (CaCO3) filled HDPE polymer composites: Mechanical, thermal and morphological properties. Marmara Fen Bilimleri Dergisi 2012; 24(4): 93- 104.
[18] Dorozhkin SV. Calcium orthophosphates as bioceramics: state of the art. Journal of Functional Biomaterials 2010; 1(1): 22-107.
[19] Dou Y, Cai S, Ye X, Xu G, Hu H, Ye X. Preparation of mesoporous hydroxyapatite films used as biomaterials via sol– gel technology. Journal of Sol-Gel Science and Technology 2012; 61(1): 126-132.
[20] Dorozhkin SV. Bioceramics of calcium orthophosphates. Biomaterials 2010 ; 31(7): 1465-1485.
[21] Li K, Tjong SC. Preparation and mechanical and tribological properties of high-density polyethylene/hydroxyapatite nanocomposites. Journal of Macromolecular Science, Part B 2011; 50(7): 1325-1337.
[22] Parra C, Gonzalez G, Albano C. Synthesis and characterization of composite materials HDPE/HA and PMMA/HA prepared by sonochemistry. In Macromolecular Symposia 2009; Wiley Online Library.
[23] Fouad H, Elleithy R, Alothman OY. Thermo-mechanical, wear and fracture behavior of high-density polyethylene/hydroxyapatite nano composite for biomedical applications: effect of accelerated ageing, Journal of Materials Science & Technology 2013; 29(6): 573-581.
[24] Borchert H, Shevchenko EV, Robert A, Mekis I, Kornowski A, Grübel G, Weller H. Determination of nanocrystal sizes: a comparison of TEM, SAXS, and XRD studies of highly monodisperse CoPt3 particles. Langmuir 2005; 21(5): 1931- 1936.
[25] Alaburdaite R, Paluckiene E, Grevys S. Comparison of the surface characteristics of polyethylene and polypropylene films and polyester textile coated with electroconductive copper sulphide thin films. Chalcogenide Letters 2016; 13(12): 529- 536.
[26] He Q, Yuan T, Zhu J, Luo Z, Haldolaarachchige N, Sun L, Khasanov A, Li Y, ve diğerleri. Magnetic high density polyethylene nanocomposites reinforced with in-situ synthesized Fe-FeO core-shell nanoparticles. Polymer 2012; 53(16): 3642-3652.
[27] Shen L, Bian X, Lu X, Shi L, Liu Z, Chen L, Hou Z, Fan K. Preparation and characterization of ZnO/polyethersulfone (PES) hybrid membranes. Desalination 2012; 293, 21-29.
[28] Paz A, Guadarrama D, López M, González E, Brizuela JN, J Aragón. A comparative study of hydroxyapatite nanoparticles synthesized by different routes. Química Nova 2012; 35(9): 1724-1727.
[29] Kaygili O, Ates T, Keser S, Al-Ghamdi AA, Yakuphanoglu F. Controlling of dielectrical properties of hydroxyapatite by ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) for bone healing applications. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2014; 129, 268-273.

APA	CİCEK OZKAN B, GUNER M, ŞEKER T (2020). HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. , 259 - 266.
Chicago	CİCEK OZKAN BETUL,GUNER MELEK,ŞEKER TARIK SELÇUK HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. (2020): 259 - 266.
MLA	CİCEK OZKAN BETUL,GUNER MELEK,ŞEKER TARIK SELÇUK HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. , 2020, ss.259 - 266.
AMA	CİCEK OZKAN B,GUNER M,ŞEKER T HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. . 2020; 259 - 266.
Vancouver	CİCEK OZKAN B,GUNER M,ŞEKER T HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. . 2020; 259 - 266.
IEEE	CİCEK OZKAN B,GUNER M,ŞEKER T "HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi." , ss.259 - 266, 2020.
ISNAD	CİCEK OZKAN, BETUL vd. "HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi". (2020), 259-266.

APA	CİCEK OZKAN B, GUNER M, ŞEKER T (2020). HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 32(1), 259 - 266.
Chicago	CİCEK OZKAN BETUL,GUNER MELEK,ŞEKER TARIK SELÇUK HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 32, no.1 (2020): 259 - 266.
MLA	CİCEK OZKAN BETUL,GUNER MELEK,ŞEKER TARIK SELÇUK HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.32, no.1, 2020, ss.259 - 266.
AMA	CİCEK OZKAN B,GUNER M,ŞEKER T HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 32(1): 259 - 266.
Vancouver	CİCEK OZKAN B,GUNER M,ŞEKER T HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 32(1): 259 - 266.
IEEE	CİCEK OZKAN B,GUNER M,ŞEKER T "HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi." Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 32, ss.259 - 266, 2020.
ISNAD	CİCEK OZKAN, BETUL vd. "HDPE/ZnO ve HDPE/Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Termal ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi". Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 32/1 (2020), 259-266.