Yüksek performanslı kompozitlerin geliştirilmesi için elyaf yüzeyi modifikasyonu amacıyla yeni poliimidlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of novel polyimides for fiber surface modification to develop high performance composites
- Tez No: 1011911
- Danışmanlar: PROF. DR. KADİR TURHAN, PROF. DR. MUSTAFA ÇAKIR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Kimya, Polymer Science and Technology, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Termoplastik kompozit, karbon elyaf, haşıllama, poliimid, arayüzey, Thermoplastic composite, carbon fiber, sizing, polyimide, interface
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Organik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüksek performanslı kompozit malzemeler, gelişimi hala devam etmekte olan üstün fonksiyonel özelliklere sahip ürünler olarak endüstriyel uygulamalarda geniş bir yelpazede sunulmaktadır. Özellikle termoplastik kompozit malzemelere yönelim yeniden şekillendirilebilirlik, geri dönüşüm potansiyeli, yüksek tokluk ve mekanik dayanım gibi nitelikleri ile havacılık ve savunma uygulamalarında tercih sebebi olmaktadır. Yüksek performanslı termoplastik kompozitlerde arayüzey fazı matris ile takviye fazı arasındaki etkin bağlanmada, yük aktarımında ve mekaniksel dayanımda önemli rol oynamaktadır. Yüksek performanslı polimerden biri olan polieter eter keton (PEEK) ile karbon elyaf takviyeli kompozit malzeme üretim aşamasında yaşanan polimerin yüksek sıcaklıklara dirençli olması, karbon elyaf polar olmayan gruplarının zayıf ıslanabilirliği sebepleri ile arayüzey yapısında yapışmayı önemli ölçüde etkilemektedir. Tüm bu sorunlara çözüm üretebilmek adına karbon elyaf takviyesinde mükemmel ıslanma sergileyen umut vadedici çeşitli fonksiyonel gruplara sahip poliimid, elyaf fazı ile matris elemanı olan PEEK fazının arayüzey uyumunu iyileştirilmesi amacıyla yola çıkılmış, dört farklı poliimid sentezi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında 5 farklı fonksiyonel gruba sahip olan poliimid sentezlenerek karbon elyaf ile PEEK arasında haşıllama ajanı olarak kullanılmıştır. Üretilen kompozit malzemelerin termal, mekanik ve termomekanik özellikleri incelenerek arayüzey uyumu referans olarak üretilen malzeme ile karşılaştırılmıştır. Doktora tezi kapsamında nano malzeme içerikli yeni bir poliimid ajanı sentezlenerek karbon elyaf takviyeli PEEK kompozit malzemelerinin arayüzey uyumunu iyileştirmek bu çalışmanın bir diğer amacıdır. Bu kapsamda poliimid sentezi diamin ve dianhidrit monomerlerinin sentezinden başlanarak başarıyla yürütülmüştür. Elde edilen haşıllama ajanına farklı oranlarda rGO eklenerek, dört farklı boyutlandırmaya sahip karbon elyaf takviyeli PEEK kompozit malzemeleri üretilmiştir. Üretilen malzemelerin termal, mekanik ve termomekanik davranışları test edilmiştir. Özellikle havacılık ve savunma sanayi için genel olarak bu tez, poliimid esaslı boyutlandırma ajanlarının ve nano katkı yaklaşımının karbon elyaf takviyeli PEEK kompozitlerde arayüzey geliştirmede umut vadedici bir uygulama olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
High-performance composite materials are products with superior functional properties whose development is still ongoing and are used in a wide range of industrial applications. In particular, thermoplastic composite materials are preferred in aerospace and defense applications due to their reprocessability, recyclability potential, high toughness, and mechanical strength. In high-performance thermoplastic composites, the interfacial phase plays an important role in bonding between the matrix and reinforcement phases, stress transfer, and mechanical strength. During the production of carbon fiber-reinforced composites with poly(ether ether ketone) (PEEK), one of the high-performance polymers, the high temperature resistance of the polymer and the weak wettability of carbon fibers significantly affect interfacial adhesion and limit compatibility. To overcome these problems, polyimides with various functional groups exhibiting excellent wettability toward carbon fiber were considered promising candidates, and four different polyimides were synthesized to improve interfacial compatibility between the fiber phase and the PEEK matrix. Within this study, polyimides with five different functional groups were synthesized and used as sizing agents between carbon fiber and PEEK. The thermal, mechanical, and thermomechanical properties of the composites were investigated, and interfacial compatibility was compared with the reference material. As part of the doctoral thesis, another aim of this study is to improve interfacial compatibility of carbon fiber-reinforced PEEK composites by synthesizing a new polyimide agent containing nanomaterials. In this context, polyimide synthesis was successfully carried out starting from diamine and dianhydride monomers. By incorporating different amounts of reduced graphene oxide (rGO) into the sizing agent, carbon fiber-reinforced PEEK composites with four different sizing conditions were produced. The thermal, mechanical, and thermomechanical behaviors of the materials were evaluated. Overall, this thesis demonstrates that polyimide-based sizing agents and the nano-additive approach are promising strategies for improving interfacial properties of carbon fiber-reinforced PEEK composites, particularly for aerospace and defense applications.
Benzer Tezler
- Vollastonitin doğal kauçuk karışımlarındaki yapışma ve mekanik özelliklere etkisi
The effect of wollastonite on adhesive and mechanical properties in natural rubber compounds
RÜMEYSA KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Polimer Bilim ve TeknolojisiKocaeli ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEHRİBAN ÖNCEL
- Elyaf takviyeli kompozit malzemelerin yüzey modifikasyonu ile mekanik özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of mechanical properties of fiber reinforced composite materials by surface modification
ZAİDE SAKA DİNÇ
Doktora
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN AKSEL EREN
DOÇ. DR. YAHYA ÖZ
- Production and characterization of biodegradable nanofibrous mats for food packaging applications
Gıda paketleme uygulamalari için biyolojik olarak parçalanabilir nanolifli matlarin üretimi ve karakterizasyonu
SALIH BIRHANU AHMED
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN ÇUĞ
DOÇ. DR. YASİN AKGÜL
- Performance improvement of composite materials used as hydrogen storage tanks by microstructural modifications
Hidrojen depolamaya yönelik kompozit tank malzemelerinin performansının mikroyapı modifikasyonu ile iyileştirilmesi
ZEYNEP AY
Doktora
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN TANOĞLU
- Sürekli elyaf takviyeli kompozitlerde yüzey durumunun yapışma performansına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of surface condition on the adhesion performance in fiber reinforced composites
ORHAN BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KENAN ÇINAR