Geri Dön

Modifiye selüloz nanofiber takviyeli termoplastik polimer kompozit malzemelerin geliştirilmesi; mekanik karakterizasyonu ve analizi

Development of modified cellulose nanofiber reinforced thermoplastic polymer composite materials: Mechanical characterization and analysis

PDF İndir

  1. Tez No: 1011815
  2. Yazar: ADEM KARACA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ALİ DURMUŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Polymer Science and Technology, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Mikromekanik, Nanokompozitler, Nanoselüloz, Polimer enjeksiyonu yöntemi, Polimer kompozitler, Yüzey modifikasyonu, Micromechanic, Nanocomposites, Nanocellulose, Polymer injection method, Polymer composites, Surface modification
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Otomotiv endüstrisinde geleneksel olarak kullanılan polimerler, güncel araç teknolojilerinin talep ettiği ileri mekanik ve fiziksel performans kriterlerini karşılamada yetersiz kalmaktadır. Bu kısıtları gidermek amacıyla geliştirilen petro-kimya türevli takviye elemanları ise; yüksek özgül ağırlık, üretim kompleksliği ve sınırlı geri dönüşüm olanakları gibi kronik dezavantajları bulunmaktadır. Bu çerçevede; düşük yoğunluk, biyobozunurluk ve yüksek mukavemet/ağırlık oranı gibi üstün karakteristik özelliklere sahip bitkisel kökenli doğal fiberler, sürdürülebilir ve yüksek performanslı polimer kompozitlerin geliştirilmesinde iyi bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada tamamen doğal ve bitkisel kaynaklardan elde edilen nanoselüloz fiber takviyeli polipropilen (PP) kompozitler geliştirilmiştir. Hidrofilik nanoselüloz fiberler hidrofobik PP matris içerisinde homojen bir şekilde dağılabilmesi için sililasyon işlemi ile modifiye edilmiştir. Belirlenen takviye oranlarında fiber ve matris malzemeler ekstrüzyonla karıştırılmış ve karakterizasyon testlerine uygun standartlarda enjeksiyon kalıplama tekniği ile numune haline getirilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin karakterize edilmesi amacıyla mekanik, morfolojik ve termal özellikleri incelenmiştir. Ayrıca geliştirilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin teorik sınırlarını belirlemek amacıyla teorik ve sayısal malzeme modelleri kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. Yapılan testler sonucunda nanoselüloz fiberlerin takviye elemanı olarak kullanımının polipropilen matrisin mekanik özelliklerini iyileştirdiği görülmüştür. Silan ajanı ile yapılan modifikasyonların ise daha güçlü bir fiber-matris arayüzey etkileşimi sağlayarak morfolojik açıdan düzgün, termal olarak kararlı ve işlenebilir kompozitler üretilmesine olanak tanıdığı belirlenmiştir. Mekanik testler sonucunda; fiber takviyeli PP kompozitlerin elastisite modülünde %43, çekme mukavemetinde ise %15 oranında artış kaydedilmiştir. Buna karşın, kopma uzama değerlerinde %83'e varan belirgin belirgin bir düşüş tespit edilmiştir. Bu çalışma nanoselüloz fiber gibi doğal takviye elemanlarının otomotiv sektöründeki uygulanabilirliğini artırmak ve potansiyel kullanım alanlarını genişletmek adına atılmış önemli bir adım olarak değerlendirilmektedir.

Özet (Çeviri)

Polymers traditionally used in the automotive industry are insufficient to meet the advanced mechanical and physical performance criteria demanded by current vehicle technologies. Petrochemical-derived reinforcement elements developed to overcome these limitations suffer from chronic disadvantages such as high specific gravity, production complexity, and limited recycling possibilities. In this context, plant-derived natural fibers, possessing superior characteristics such as low density, biodegradability, and high strength-to-weight ratio, stand out as a good alternative in the development of sustainable and high-performance polymer composites. In this study, nanocellulose fiber-reinforced polypropylene (PP) composites obtained from entirely natural and plant-based sources were developed. Hydrophilic nanocellulose fibers were modified via the silylation process to ensure homogeneous dispersion within the hydrophobic PP matrix. Fiber and matrix materials were mixed by extrusion at specified reinforcement ratios and fabricated into specimens using the injection molding technique in accordance with characterization test standards. The mechanical, morphological, and thermal properties were investigated to characterize the produced composite materials. Furthermore, analyses were performed using theoretical and numerical material models to determine the theoretical limits of the mechanical properties of the developed composite materials. As a result of the tests, it was observed that the use of nanocellulose fibers as a reinforcing agent improved the mechanical properties of the polypropylene matrix. It was determined that the modifications performed with the silane agent enabled the production of morphologically uniform, thermally stable, and processable composites by providing a stronger fiber-matrix interfacial interaction. Following the mechanical tests, an increased of 43% in the modulus of elasticity and 15% in the tensile strength of the fiber-reinforced PP composites was recorded. In contrast, a significant decrease of up to 83% was detected in the elongation at break values. This study is considered a significant step towards increasing the applicability of natural reinforcements, such as nanocellulose fibers, in the automotive sector and expanding their potantial areas of use.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    724175

    Doğal lif takviyeli polimerik kompozit malzemelerin üretilmesi ve karakterizasyonu

    Production and characterization of natural fibres reinforced polymeric composite materials

    OLCAY GÜNEY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Savunma ve Savunma TeknolojileriKırıkkale Üniversitesi

    Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞEGÜL ÜLKÜ METİN

    DOÇ. DR. İBRAHİM BİLİCİ

  2. Tez No

    948776

    Processing of polylactide nanofibrous and film structures: Effects of polymer blending and bio-additives on structure-property relationships

    Polilaktit nanolif ve film yapılarının işlenmesi: Polimer karışımı ve biyo-katkıların yapı-özellik ilişkileri üzerine etkisi

    HANDAN PALAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BURÇAK KARAGÜZEL KAYAOĞLU

  3. Tez No

    864133

    Investigation of mechanical properties of nanoparticle coated glass fiber/epoxy composites coated with dip coating and industrial production methods

    Daldırma ve endüstriyel üretim yöntemleri ile üretilmiş nanoparçacık kaplı cam elyaf/epoksi kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi

    EMİR ÇETİNALP

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ

  4. Tez No

    490227

    Sürekli elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin özeliklerinin nanoselüloz ile iyileştirilmesi

    Improvement of continuous fiber reinforced epoxy based composites with nanocellulose

    MUSTAFA KUYUMCU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova Üniversitesi

    Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN

  5. Tez No

    494802

    Nanofibrile edilmiş selüloz-poli(laktik asit) nanokompozitleri

    Nanocomposites of nanofibrillated cellulose-poly(lactid acid)

    ÖZGE YOĞURTÇU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Polimer Bilim ve TeknolojisiKocaeli Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ

Geri Dön