Otomotiv parça uygulamaları için geri dönüştürülmüş PA6/PP kullanarak multi fonksiyonel karışımların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of multi-functional compounds using recycled PA6/PP for automotive parts application
- Tez No: 1004812
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ÖKSÜZ, DOÇ. DR. MEHMET ARİF KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Polimer Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Geri dönüştürülmüş polimerlerin yüksek performanslı mühendislik uygulamalarında yeniden değerlendirilmesi, ekonomik değer yaratmanın yanı sıra çevresel sürdürülebilirlik açısından da büyük önem taşımaktadır. Poliamid 6 (PA6), otomotiv, havacılık ve elektronik gibi ileri mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmakla birlikte, geri dönüşüm süreçleri sonrasında moleküler zincir bozulmaları nedeniyle mekanik ve termal özelliklerinde kayıplar oluşabilmektedir. Bu doktora tezinde, geri dönüştürülmüş poliamid 6 (rPA6) ve geri dönüştürülmüş polipropilen (rPP) kullanılarak, otomotiv parça uygulamalarına uygun yüksek performanslı hibrit kompozit sistemlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu amaçlanmıştır. rPA6'nın kopan moleküler zincirlerinin yeniden yapılandırılması ve eriyik reolojik özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla farklı oranlarda zincir uzatıcı (CE) katkıları uygulanmıştır. Reolojik analizler ve Erime Akış İndeksi (MFI) sonuçları, %0.2 CE katkısının optimum zincir uzatma verimini sağladığını; ağırlık ortalamalı moleküler ağırlığı (Mw) ve sıfır kayma viskozitesini (η₀) artırırken MFI değerini düşürerek eriyik mukavemeti ile işlenebilirlik arasında denge sağladığını göstermiştir. Daha yüksek CE oranlarında moleküler ağırlık artmasına rağmen işlenebilirlik olumsuz etkilenmiştir. CE ile modifiye edilen rPA6/rPP sistemleri, uyumlaştırıcı olarak maleik anhidrit aşılı polipropilen (PP-g-MA) ve %10–20 oranlarında karbon fiber (CF) içerecek şekilde çift vidalı ekstrüzyon yöntemiyle işlenmiştir. Elde edilen kompozitlerin mekanik, termal ve morfolojik özellikleri Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC), Termogravimetrik Analiz (TGA), Isı Sapma Sıcaklığı (HDT), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve mekanik testler ile incelenmiştir. FTIR analizleri, CE ve PP-g-MA'nın rPA6 zincir uçlarıyla kovalent bağlar oluşturarak fazlar arası etkileşimi güçlendirdiğini doğrulamıştır. DSC, TGA ve HDT sonuçları, katkı sistemlerinin kristalleşme davranışını düzenlediğini ve termal kararlılığı artırdığını göstermiştir. Mekanik testler, CE ve PP-g-MA katkılarının elastik modül, çekme dayanımı ve kopma uzamasını iyileştirdiğini; CF takviyesinin ise elastik modül, çekme ve darbe dayanımında belirgin artışlar sağladığını ortaya koymuştur. Tek yönlü varyans analizi (ANOVA), elde edilen sonuçların istatistiksel olarak anlamlı olduğunu ve CE ile CF katkılarının sinerjik etkisini doğrulamıştır. Sonuç olarak, geliştirilen CE ve CF takviyeli rPA6/rPP hibrit kompozitler; yüksek mekanik ve termal performans, iyi işlenebilirlik ve çevresel sürdürülebilirlik özellikleri ile otomotiv başta olmak üzere yapı ve elektronik sektörlerinde kullanılabilecek yüksek katma değerli geri dönüştürülmüş malzemeler sunmaktadır. Bu çalışma, geri dönüştürülmüş polimerlerin uygun kimyasal modifikasyon ve takviye stratejileri ile ileri mühendislik uygulamalarında güvenle kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The repurposing of recycled polymers in high-performance engineering applications is of great importance not only in creating economic value but also in terms of environmental sustainability. Polyamide 6 (PA6) is widely used in advanced engineering applications such as automotive, aerospace, and electronics, but losses in its mechanical and thermal properties can occur due to molecular chain disruptions after recycling processes. This doctoral thesis aims to develop and characterize high-performance hybrid composite systems suitable for automotive part applications using recycled polyamide 6 (rPA6) and recycled polypropylene (rPP). Different ratios of chain extender (CE) additives were applied to restructure the broken molecular chains of rPA6 and improve its melt rheological properties. Rheological analyses and Melt Flow Index (MFI) results showed that the 0.2% CE additive provided optimum chain extension efficiency; it increased the weight-mean molecular weight (Mw) and zero-shear viscosity (η₀) while decreasing the MFI value, thus achieving a balance between melt strength and processability. Although molecular weight increased at higher CE ratios, processability was negatively affected. CE-modified rPA6/rPP systems were processed by twin-screw extrusion to include maleic anhydride-grafted polypropylene (PP-g-MA) as a compatibilizer and 10–20% carbon fiber (CF). The mechanical, thermal, and morphological properties of the resulting composites were investigated using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), Heat Deflection Temperature (HDT), Scanning Electron Microscopy (SEM), and mechanical tests. FTIR analyses confirmed that CE and PP-g-MA strengthened interphase interaction by forming covalent bonds with rPA6 chain ends. DSC, TGA, and HDT results showed that the additive systems regulated the crystallization behavior and increased thermal stability. Mechanical tests showed that CE and PP-g-MA additives improved the elastic modulus, tensile strength, and elongation at break; The study revealed that CF reinforcement significantly increased elastic modulus, tensile strength, and impact strength. One-way analysis of variance (ANOVA) confirmed that the results were statistically significant and that CE and CF reinforcements had a synergistic effect. In conclusion, the developed CE and CF reinforced rPA6/rPP hybrid composites offer high value-added recycled materials with high mechanical and thermal performance, good processability, and environmental sustainability properties, suitable for use in the automotive, construction, and electronics sectors. This study demonstrates that recycled polymers can be safely used in advanced engineering applications with appropriate chemical modification and reinforcement strategies.
Benzer Tezler
- Conductive polyamide/carbon black, carbon fiber and carbon nanotubes composites for electrostatic painting
Elektrostatik boyamaya uygun iletken poliamid/ karbon siyahı, karbon lif ve karbon nano tüp kompozitleri
AMIRHOSSENI NASRI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. ESMA SEZER
- Sustainable automotive part production by assessing the performance of waste-derived graphenes and talc adopting life cycle assessment
Atık kaynaklı grafenlerin ve talkın performansını yaşam döngüsü analizi ile birlikte değerlendirerek sürdürülebilir otomotiv parça üretimi
RAMISA YAHYAPOUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Hydrometallurgical recovery of platinum from catalytic converters
Hidrometalurjik yöntemle platinin katalitik konvertörlerden geri dönüştürülmesi
DERYA OTLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİGEN KADIRGAN
- Levhaların bükülmesinde geri yaylanma davranışının sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Investigation of springback behaviour of sheet steels with finite element simulations in bending type of forming conditions
HAKAN ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
- Design of an intelligent boost pressure controller for a series sequential turbocharged diesel engine
Seri bağlı aşırı doldurma sistemine sahip dizel motorlar için akıllı manifold basıncı kontrolcüsü tasarımı
MUSTAFA ENGİN EMEKLİ
Doktora
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLİN AKSUN GÜVENÇ