Kendi kendini onarabilen polibenzoksazin esaslı nanokompozit malzemelerin geliştirilmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SETENAY ÜNÇE
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Menemşe Gümüşderelioğlu
Eş Danışman: Soner Çakmak
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışma "Kendi Kendini Onarabilen Polibenzoksazin Esaslı Nanokompozit Malzemelerin Geliştirilmesi" başlıklı Lisansüstü Tez Projesi (FYL-2018-17251) kapsamında Hacettepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir. Sunulan tez çalışmasında amaç, havacılık, uzay, otomotiv gibi alanlarda kullanılmak üzere mekanik mukavemeti iyi ve kendi kendini onarabilen polibenzoksazin esaslı nanokompozit malzemelerin geliştirilmesidir. Bu amaca uygun olarak, eş eksenli elektroeğirme yöntemiyle çekirdek kısmı disiklopentadien (DCPD), kabuk kısmı poliakrilonitril (PAN)'den oluşan nanofiberler üretilmiştir. Disiklopentadien (DCPD) onarım ajanı, PAN ise DCPD'yi hapsetmek ve hasar oluşumunda yapı içerisine dağılmasını sağlamak üzere kabuk görevi görmesi için kullanılmıştır. DCPD ile Grubbs' katalizörü arasında gerçekleşen, metatez polimerizasyon reaksiyonu ile halka açılımı gerçekleşmekte, böylece kompozit yapı üzerinde hasar gören bölge dolmaktadır. Benzoksazin reçinesinin içerisine eklenen Grubbs' katalizörü ve üzeri nanofiber kaplı karbon kumaşlar birleştirilerek kompozit yapı üretilmiştir ve elde edilen yapının kendi kendini onarabilme kabiliyeti üzerine çalışılmıştır. Tez çalışmasının ilk aşamasında benzoksazin reçinesinin termal karakterizasyon çalışması yapılmıştır. Farklı tarama hızlarında Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) cihazı ile yapılan analizler sonucunda benzoksazin reçinesinin aktivasyon enerjisi (Ea) 85.72 kj/mol ve frekans faktörü (A) 1.7x107 olarak bulunmuştur. El yatırma yöntemi ile benzoksazin reçinesi karbon kumaş katlarına uygulandıktan sonra kalıp içerisinde kürleştirilerek plaka üretimi yapılmıştır. Bu yöntemle sırasıyla 0°/0°/0°/0°/0°, 0°/90°/0°/90°/0°, 0°/+45°/0°/+45°/0° karbon kumaş dizilimlerine sahip 3 farklı plaka üretilerek hem 0° hem de 90° yönünde çekme testleri yapılmıştır. Buna bağlı olarak 0° yönündeki çekme mukavemet değeri 860.0±49.6 MPa ve 90° yönündeki çekme mukavemet değeri 568.0±18.7 MPa olarak bulunan 0°/90°/0°/90°/0° kumaş dizilimine sahip kompozit plakanın her iki yönde de en iyi çekme mukavemet değerine sahip olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında elektroeğirme yöntemiyle karbon kumaş üzerine nanofiber üretimi yapılmıştır. İlk olarak üretilen nanofiberler optik mikroskop ile incelenmiştir. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) analizleri ile çekirdek/kabuk yapısına sahip nanofiberler görüntülenerek ortalama çap tayini yapılmıştır. Nanofiberlerin Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) analizleri ve termal gravimetrik analizleri (TGA) yapılarak yapı içerisindeki disiklopentadien varlığından emin olunmuştur. Daha sonra benzoksazin reçinesi içine eklenen Grubbs katalizörü ile nanokompozit yapı tekrar oluşturulmuştur. Kompozit üzerinde hasar oluşturularak kısa kiriş testi ile yapıdaki kendi kendini onarabilme davranışı incelenmiştir. Ayrıca yapıdaki hasar sonucunda açığa çıkan disiklopentadien ile yapı içerisinde bulunan Grubbs' katalizörü arasında gerçekleşen halka açılımı metatez polimerizasyonu ile yapıya kendi kendini onarabilme özelliği kazandırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Benzoksazin, karbon kumaş, eş eksenli elektroeğirme, nanofiber, kendi kendini onarabilme, Grubbs katalizörü, disiklopentadien, poliakrilonitril.