Parçacık dolgu takviyeli termoplastiklerin mekanik, termal ve morfolojik özelliklerine gama ışımasının etkileri

Bu çalışmasında, doğal ve sentetik dolgu maddeleriyle takviye edilen termoplastik matrisli kompozit numuneler gama ışımasına maruz bırakıldı ve daha sonra bu numunelerin mekanik, termal ve morfolojik özelliklerindeki değişimleri araştırıldı. Elde edilen sonuçlar ışıma öncesi mevcut sonuçlar ile mukayese edilerek gama ışımasının matris ve takviye elemanının bağlanma mekanizması üzerindeki etkileri tartışıldı. Kompozitlerde, matris malzemesi olarak farklı yapısal özelliklere sahip alçak yoğunluklu polietilen (AYPE), yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE), polipropilen (PP) ve polistiren (PS) gibi yaygın kullanılan termoplastikler tercih edilmiştir. Bu matris malzemelerine, doğal kaynaklı muz lifi, deniz yosunu ve saman ile sentetik kökenli toz boya atıkları farklı oranlarda ilave edilerek önce ekstrüzyon makinasında homojen hale getirilmiş ve daha sonra plastik enjeksiyon makinası ile kalıplanarak standart çekme numuneleri üretilmiştir. Hazırlanan bu kompozit numuneler, 45 kGy dozunda gama ışınına maruz bırakılmış ve ardından mekanik performanslarını belirlemek üzere çekme ve eğilme testlerine tabi tutulmuştur. Termal özelliklerinin değerlendirilmesi amacıyla termogravimetrik analiz (TGA) uygulanmış, yüzey morfolojileri ise taramalı elektron eikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı spektroskopi (EDS) ile detaylı olarak incelenmiştir. Yapılan bu kapsamlı analizler sonucunda, hem kullanılan dolgu türünün hem de gama ışını uygulamasının kompozit malzemelerin genel özellikleri üzerinde belirleyici rol oynadığı gözlemlenmiştir. Gama ışını sonrası elde edilen veriler, dolgu türü ile matris arasındaki bağlanma mekanizmalarında, yapısal bütünlükte değişimler meydana geldiğini göstermektedir.

In this study, thermoplastic matrix composite specimens reinforced with natural and synthetic fillers were exposed to gamma irradiation, and the changes in their mechanical, thermal, and morphological properties were subsequently investigated. The results obtained after irradiation were compared with the pre-irradiation values, and the effects of gamma rays on the bonding mechanism between the matrix and reinforcement elements were discussed. Commonly used thermoplastics with different structural characteristics—such as low-density polyethylene (LDPE), high-density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), and polystyrene (PS)—were selected as matrix materials in the composites. Natural fillers such as banana fiber, seaweed, and straw, as well as synthetic-origin powder coating waste, were added to these matrices in varying proportions. The mixtures were first homogenized using an extrusion machine and then molded into standard tensile specimens using an injection molding machine. The prepared composite specimens were exposed to gamma radiation at a dose of 45 kGy and then subjected to tensile and flexural tests to assess their mechanical performance. Thermogravimetric analysis (TGA) was conducted to evaluate their thermal properties, while surface morphology was thoroughly examined using scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS). As a result of these comprehensive analyses, it was observed that both the type of filler used and the application of gamma radiation played a decisive role in the overall properties of the composite materials. The post-irradiation data indicated that gamma radiation caused alterations in the bonding mechanisms between the filler and the matrix, as well as in the structural integrity of the composites.