Basınç altında üretilen polimer kompozitlerde geleneksel ve ileri elyafların mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Uludağ Üniversitesi, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MAHMUT BİNGÖL

Danışman: KADİR ÇAVDAR

Özet:

Teknolojik ilerlemeler beraberinde daha üstün özellikli malzemelere ihtiyaç duymaktadır. Geleneksel malzemelerin karşılayamadığı bu özellikler kompozit olarak isimlendirilen malzemelerle karşılanabilmektedir. Kompozitlerde mukavemeti sağlayan malzemeler elyaflardır ve mekanik özellikleri iyileştirmek için genellikle elyaf takviye malzemeler modifiye edilmektedir. Kompozitlerin en önemli dezavantajları uzun sürede ve yüksek maliyette üretilebilmeleridir. Otomotiv gibi zamana duyarlı endüstriler için kısa çevrim süresi ve üstün nihai ürün özelliklerinden dolayı SMC (Sheet moulding compound) kompozit üretim yöntemi avantaj sağlamaktadır. Klasik SMC yönteminde düşük oranda kısa rasgele elyaf ve polyester reçine kullanımı sonucu malzemede istenildiği kadar rijitlik sağlanamaz. Yeni malzemelerin ortaya çıkışı ve karbon elyaf gibi mevcut malzemelerin ucuzlaması, bu yeni üstün performanslı elyaf malzemelerin SMC yönteminde kullanımını arttırmıştır. Bu çalışmada; daha üstün mekanik özellikler kazandırmak için farklı tipte (kesikli, sürekli, dokuma gibi) ve farklı (cam, bazalt, aramit, karbon gibi) elyaflar ve bu elyaflara uygun reçine malzemeler kullanılmıştır. Bazalt, aramit elyafların farklı tipleri ilk kez bu çalışmada SMC yönteminde denenmiştir. Dokuma elyaflarla üretilen SMC kompozitlerde, bazalt elyafla diğer elyaflara göre en iyi çekme gerilmesi ve eğilme gerilmesi sonucu alınmıştır. Aynı ağırlık oranında SMC ile ilk kez cam dokuma elyaf kullanılmış, klasik SMC'deki kesikli rasgele elyafa göre yaklaşık %103 daha yüksek çekme gerilmesi değeri elde edilmiştir. Bu elyaflarda polyester yerine vinil ester reçine kullanımının mekanik özelliklere çok ciddi bir katkısının olmadığı da görülmüştür. Bunların dışında cam, bazalt, karbon aramit, elyafların farklı tipleri kullanılarak elde edilen sonuçlar birbiri ile ve kendi aralarında karşılaştırılmıştır. Sürekli elyaf takviyeli SMC kompozitlerde numunelerin ortalama değerleri incelendiğinde 69,64 MPa ile bazalt elyaf en düşük değerde çıkarken 260,54 MPa değer ile karbon elyaf en yüksek değerde çıkmıştır. Aynı üretim koşulları ve formülasyon kullanılmasına rağmen farklı elyafın kullanımı ile çekme dayanımı yaklaşık %376 artmıştır. Kompozit malzemelerde hasar matris çatlakları ile başlar. Matrisin dayanımını ve dolayısıyla kompozitin dayanımını artırmak için CaCO3 dolgu maddesi yerine bazalt partikül kullanılarak kompozit malzemenin çekme dayanımı yaklaşık %15, eğilme dayanımı ise yaklaşık %8 arttırılmıştır.