Epoksi matrisine uygun cam elyaf ara yüzey geliştirilmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: YAREN KOCABIYIKCI AKTAŞ
Danışman: Mustafa Çakır
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Cam elyaflar takviye malzemesi olarak hızla genişleyen kompozit endüstrisinde yüksek mukavemetleri, hafif olmaları, kimyasal ve ısıl dirençleri, elektriksel yalıtım özelliği, uzun ömürlü kullanımları, fiyat/performans avantajları v.b. özelliklerinden dolayı sıklıkla kullanılmaktadır. Cam elyafların ve cam elyaf takviyeli kompozitlerin üretiminde en kritik bileşenlerden biri cam elyaf sizing malzemesidir. Cam elyaf sizing üretimi endüstride bushing adı verilen platin/rodyum alaşımından yapılmış bir dizi kanaldan eritilmiş camın inceltilerek elyaflara dönüştürüldüğü sırada bir aplikatör yardımı ile camın yüzeyine ince bir organik malzemenin kaplanması ile gerçekleştirilir. Takviye cam elyafları için sizing formülasyonları bağlayıcı madde olarak organofonksiyonel silanlar ve film oluşturucu maddeler içermektedirler. Çalışmada farklı mol oranlarında silanlar ile sonlandırılmış poliüretanın sizing malzemesi olarak kullanılması ile kompozit üretimi ve karakterizasyonu ele alınmıştır. Epoksi matrisine uygun bir sizing materyali olarak çapraz bağlı hibrit poliüretan sentezi gerçekleştirilmiş olup, poliüretanın serbest haldeki izosiyanat grupları farklı mol oranlarında silanlar ile reaksiyona sokularak inorganik-organik hibrit malzemeler elde edilmiştir. Poliüretan sentezi; sıvı halde bulunan polar organik bir trihidroksi alkol olan üç fonskiyonel yapıya sahip olan gliserin (poliol) ile toluene diizosiyanat uygun çözücü ve gerekli koşullarda reaksiyonuyla gerçekleştirilmiştir. Sentez uygun çözücü seçilerek, uygun reaksiyon sıcaklığı ve süresinde gerçekleştirilmiştir. Uygun koşulların tespiti ile değişen mol oranlarındaki APTES (aminopropiltrietoksisilan) ile sonlandırılmış poliüretanlar sentezlenmiş olup püskürtme methodu ile cam elyafların yüzeyine uygulanmış olup uygun sıcaklık ve sürede cam elyafların yüzeyinde poliüretan-APTES hibrit yapısının kürlenmesi sağlanmıştır. Elde edilen poliüretan-APTES hibrit yapılarının kimyasal yapısı, FTIR-ATR, DSC ve TGA ile incelenerek sentezin başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği doğrulanmıştır. Poliüretan-APTES ile yüzeyi kaplanmış elyaf numunelerinin yüzeylerindeki sizing'in varlığı SEM, AFM ve FTIR-DRIFT methodları ile karakterize edilerek yüzeydeki homojenitelerinin kontrolü sağlanmıştır. Ayrıca kumaş haldeki elyaflar ile epoksi matrisinden vakum infüzyon methodu kullanılarak kompozit plakalar elde edilmiştir. Elde edilen kompozit plakalara çekme, eğme ve ILSS testleri yapılarak malzemenin mekanik özellikleri incelenmiştir. Ayrıca çekme testi sonrası numunelerin kırık yüzeyleri SEM ile incelenerek sizing materyalinin arayüzeye etkisi gözlemlenmiştir. Tüm bu incelemeler sonucunda sizing olarak kullanılan poliüretan-APTES organik-inorganik hibrit malzemesinin cam elyaf ve epoksi arasında oluşturduğu arayüzeyin etkisi ve bu etkinin kompozitin mekanik özelliklere etkisi gözlemlenmiştir. Sonuç olarak çalışmada epoksi matrisine uygun cam elyaflar için sizing malzemesi üretilmiş olup karakterizasyonu kapsamlı şekilde ele alınmaktadır. Elde edilen veriler, sizing malzemesi olarak silanla sonlandırılmış poliüretan malzemesinin endüstriyel potansiyelini ve gelecekteki araştırmalarını desteklemektedir.