Investigation of the Use of Silane Modified Marble Powder Wastes as Epoxy Polymer Filler

Silan ile Modifiye Edilmiş Mermer Toz Atıklarının Epoksi Polimer Dolgusu Olarak Kullanımının Araştırılması

Abstract

Our country has got important quantity of industrial minerals wastes, such as marble and boron. The marble wastes at different sizes and properties occur at various stages from the removal of the marble to the introduction to the market. Marble wastes are one of the sources of calcium carbonate and can be used as filler in industries such as plastics, rubber, and paint, and various properties can be imparted to the products In order to use marble wastes as fillers; they have to be milled to micronized size and have a hydrophobic property and a high degree of whiteness. Due to the hydrophilic nature of micronized marble waste, it is often not possible to use it directly in areas such as the plastics industry, even if they were ground to very fine sizes. Therefore, hydrophilic marble wastes should be made hydrophobic by a surface modification process, which is a technical requirement. Hydrophilic entities can be changed to hydrophobic ones by reducing the amount of hydroxyl groups on the oxide surfaces using various modifier agents such as surfactants, resins, fatty acids, and silanes. In this study, in order to evaluate the marble wastes thrown into the nature, its surface was modified with various silane materials and the possibility of using as filler marble wastes was per in epoxy polymers was investigated. Surface modification of formed via silanes such as 3 aminoprop pr opylmethacrylate (TMPSM) and N(2Aminoethyl)3yltriethoxysilane (3APTES), 3(trimethoxysilyl) (trimethoxysilyl) propylamine (N2AE different concentrations (1, 5 , and 10 mL). The surface properties of th3APTMS) at e samples produced by adding different amounts of surface modified marble wastes to polymer structure and their effects on final material properties were investigated. When the amount of silane used in the modification was increased from 1 mL to 10 mL, the contact angle increased.

Özet

Ülkemizde mermer ve bor gibi önemli minerallerin sanayi atıkları mevcuttur. Mermerin ocaktan çıkarılıp piyasaya işlenmiş ürün olarak sunulmasına kadar çeşitli aşamalarda farklı boyutlarda ve özelliklerde atıklar meydana gelmektedir. Mermer atıkları kalsiyum karbonat kaynaklarından birisi olup, plastik, kauçuk ve boya gibi endüstrilerde dolgu maddesi olarak kullanılabilmekte ve ürünlere çeşitli özellikler kazandırabilmektedir. Mermer atıklarının dolgu maddesi olarak kullanılabilmesi için; yüksek derecede hidrofobiklik ve beyazlık özelliklerine sahip olması ve mikronize boyuta kadar öğütülebilmesi gereklidir. Çok ince boyutlara öğütülse bile mikronize mermer atığı hidrofilik yapısı nedeniyle, genellikle plastik endüstrisi gibi alanlarda doğrudan kullanımı çoğu zaman mümkün olmamaktadır. Bu nedenle, hidrofilik özellikteki mermer atıkları teknik bir gereklilik olan bir yüzey modifikasyonu işlemi ile hidrofobik hale getirilmelidir. Yağ asitleri ve türevleri, surfektantlar, reçine, çeşitli organo-metalik bileşikler, titanat ve silan gibi çeşitli organik yüzey modifiye edici maddeler ile oksit yüzeylerindeki hidroksil gruplarının miktarı azaltılarak hidrofilik türler hidrofobikler ile değiştirebilir. Bu çalışmada, doğaya atılan mermer atıklarını değerlendirmek amacı ile yüzeylerinin çeşitli silan maddeleri ile modifiye edilerek epoksi polimerlerde dolgu maddesi olarak kullanım imkânı araştırılmıştır. Bu kapsamda; farklı konsantrasyonlarda (1, 5 ve 10 mL) 3-aminopropyltriethoxysilane (3-APTES), 3-(trimethoxysilyl) propylmethacrylate (TMPSM) ve N-(2-Aminoethyl)-3-(trimethoxysilyl) propylamine (N2AE-3APTMS) gibi silan bileşikleriyle yüzeyleri modifiye edilen mermer atıklarının polimer yapısına farklı oranlarda (% 0, 5, 10) ilavesi ile üretilen kompozit numunelerin yüzey temas açıları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Modifikasyonda kullanılan silan miktarının 1 mL’den 10 mL’ye artırılması durumunda temas açısının arttığı görülmüştür. Aynı şekilde katkısız epoksinin temas açısı 88,88o’den % 5 yüzey modifiyesiz (99,35o) ve % 10 yüzey modifiyeli (99,16o) mermer atığı katkılı kompozitlerde temas açısını artırarak hidrofobik karakteri yükseltmiştir.