KARBON ELYAF DOLGULU POLİETERİMİD KOMPOZİTLERİN ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ANIL TATLIDİLLİ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Menemşe Gümüşderelioğlu
Eş Danışman: Damla Çetin Altındal
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sunulan bu çalışma, 'Karbon Elyaf Dolgulu Polieterimid (PEİ) Kompozitlerin Üretimi ve Karakterizasyonu' başlıklı Lisansüstü Tez Projesi (FYL-2019-18024) kapsamında Hacettepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir. Tez çalışmasında, yüksek termal ve mekanik özelliklere sahip, geri dönüşümü olan, uzay, havacılık ve savunma gibi endüstrilerde kullanılabilecek karbon elyaf dolgulu polieterimid (PEİ) kompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu amaçlanmıştır. PEİ reçinesi yüksek termal kararlılığı olan ve iyi mekanik özelliklere sahip termoplastik bir polimerdir. Bu nedenle, kompozit malzemelerin matris elemanı olarak PEİ reçinesi kullanılmıştır. PEİ reçinesi ile üretilen kompozit malzemelerin termal ve mekanik özelliklerine, elyaf/reçine oranının ve karbon elyaf örgü tipinin etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, tek yönlü (UD) karbon elyaf ve Twill karbon elyaf kullanılarak, ağırlıkça reçine/elyaf oranı 60/40 ve 40/60 olan dört farklı kompozit malzeme el yatırması yöntemi ile üretilmiştir. Kompozit malzemeler, PEİ reçinesi ve karbon elyaflar termal ve mekanik analizlerle karakterize edilmiştir. Termal analizler sonucunda, kompozit malzemelerin termal kararlılığının karbon elyaflardan bağımsız olduğu, sadece PEİ reçinesine bağlı olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle, PEİ reçinesine termal yaşlanma çalışması yapılmıştır ve reçinenin 25°C'de izotermal koşullar altında 10 yılda hiç kütle kaybetmediği, 100°C izotermal sıcaklıkta ise 10 yıl sonra %2,965x10-8 kütle kaybettiği belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, PEİ reçinesi ve onunla üretilen kompozit malzemelerin termal servis ömrünün çok yüksek olduğunu göstermiştir. Termal analizler ile ayrıca, PEİ reçinesinin ve üretilen kompozit malzemelerin 500°C'ye kadar yapılarının bozulmadığı ve 200°C'ye kadar yumuşama göstermedikleri tespit edilmiştir. Malzemelerin mekanik özellikleri, dinamik mekanik analiz (DMA) cihazı ve çekme testi cihazı ile belirlenmiştir. Çekme testi ile kompozit malzemelerin çekme mukavemeti, Young modülü ve % uzama değerleri bulunmuştur. UD karbon elyaf dolgulu kompozit malzemelerin çekme mukavemeti ve Young modülü değerlerinin, Twill karbon elyaf dolgulu kompozit malzemelerin değerlerinden 3 kat fazla olduğu belirlenmiştir. DMA cihazı ile malzemelerin viskoelastik özellikleri belirlenmiştir. UD karbon elyaf dolgulu kompozit malzemelerin ve reçine oranı yüksek olan kompozit malzemelerin depolama ve kayıp modüllerinin daha yüksek olduğu görülmüştür. DMA cihazı ile ayrıca, malzemelerin 100°C'de 10 MPa yük altındaki mekanik servis ömürleri belirlenmiştir. Servis ömrünün belirlendiği koşullar çok zorlayıcı olmasına rağmen üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinde sadece % 30-50 arasında kayıp olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, üretilen kompozit malzemelerin termal ve mekanik servis ömürlerinin çok yüksek olduğu belirlenmiştir. Kompozit malzemelerin termal özelliklerinin, PEİ reçinesine bağlı olduğu ve termal özelliklerin karbon elyaf örgü tipinden ve reçine oranından bağımsız olduğu tespit edilmiştir. Mekanik özelliklerin ise karbon elyaf örgü tipine ve ağırlıkça reçine oranına bağlı olduğu tayin edilmiştir. UD karbon elyaf ile üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin Twill karbon elyaf ile üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinden daha iyi olduğu belirlenmiştir. Ağırlıkça reçine oranının artması malzemelerin çekme mukavemeti değerlerinin azalmasına, viskoelastik özelliklerinin ise artmasına neden olmuştur. Anahtar Kelimeler: Polieterimid, karbon elyaf, termoplastik, kompozit malzeme, mekanik özellikler, kinetik ve mekanik yaşlanma.