Nanomalzemeler kullanımıyla termoplastik kompozitlerin ara yüzey özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of interface properties of thermoplastic composites using nanomaterials
- Tez No: 1021720
- Danışmanlar: PROF. DR. TARIK EREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Karbon fiber takviyeli polimer, Kompozit polimerler, Polimer kompozitler, Carbon fiber reinforced polymer, Composite polymers, Polymer composites
- 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
Karbon fiber (CF) takviyeli termoplastik kompozit malzemeler (CFRT), yüksek özgül mukavemet ve sertlik gibi üstün mekanik özellikleri nedeniyle otomotiv, inşaat, denizcilik ve spor ekipmanları gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Havacılık gibi ileri mühendislik uygulamalarında matris olarak yüksek performanslı polimerler tercih edilmektedir. Bu polimerler arasında kimyasal korozyona karşı yüksek direnci, mükemmel termal kararlılığı ve üstün mekanik özellikleri ile poli eter eter keton (PEEK) öne çıkmaktadır. Ancak PEEK zincirlerinin kimyasal olarak inert olması ve CF'nin düşük yüzey enerjisine sahip olması, fiber-matris arayüzünde zayıf bir bağ oluşmasına neden olmaktadır. Bu durum, yapısal bütünlüğünün bozulma riskini artırmakta ve CF/PEEK kompozitlerinin genel mekanik performansını sınırlamaktadır. Dolayısıyla, bu tür kompozit sistemlerde takviye fazı ve polimer fazı arasındaki ara yüzey etkileşimlerinin iyileştirilmesi, malzeme dayanımının artırılması açısından kritik bir gereklilik olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, iyi bir ara yüzey malzemesi olarak bilinen hexagonal bor nitrür (hBN)'nin yüzeyi (3-Glycidyloxypropyl)triethoxysilane (GLYMO) ile modifiye edilerek epoksi fonksiyonel hale getirilmiştir. Ayrıca ara yüzey etkileşimlerinin artırılması amacıyla PEEK yüzeyine amin (NH2) fonksiyonel grubu eklenmiştir. Yapılan modifikasyon ve fonksiyonelleştirme işlemleri ile matris fazının fiber yüzeyine daha etkin tutunması ve kompozit yapı içerisinde homojen bir dağılım sağlaması hedeflenmiştir. Epoksi grubu bulunan hBN ve PEEK-NH2, kimyasal olarak birleştirilerek hBN/PEEK bazlı malzeme sentezlenmiş ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi (NMR) analizleri ile karakterize edilmiştir. Daha sonra belli oranlarda PEEK karbon elyaf matris ara yüzeyine eklendikten sonra kompozit levhalar üretilmiş ve mekanik özellikler incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Carbon fiber (CF) reinforced thermoplastic composite materials (CFRT) are widely used in sectors such as automotive, construction, marine, and sports equipment due to their superior mechanical properties, including high specific strength and stiffness. In advanced engineering applications such as aerospace, high performance polymers are preferred as the matrix material. Among these polymers, polyether ether ketone (PEEK) stands out owing to its high resistance to chemical corrosion, excellent thermal stability, and superior mechanical properties. However, the chemically inert nature of PEEK chains and the low surface energy of CF lead to weak interfacial bonding at the fiber–matrix interface. This situation increases the risk of structural integrity degradation and limits the overall mechanical performance of CF/PEEK composites. Therefore, improving the interfacial interactions between the reinforcement phase and the polymer phase in such composite systems emerges as a critical requirement for enhancing material strength. In this study, the surface of hexagonal boron nitride (h-BN), known as an effective interfacial material, was modified with (3-Glycidyloxypropyl)triethoxysilane (GLYMO) to introduce epoxy functionality. In addition, an amine (NH₂) functional group was incorporated onto the PEEK surface in order to enhance interfacial interactions. Through these modification and functionalization processes, it was aimed to achieve more effective adhesion of the matrix phase to the fiber surface and to provide a homogeneous distribution within the composite structure. The epoxy-functionalized h-BN and PEEK-NH₂ were chemically combined to synthesize an h-BN/PEEK-based material, which was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Thermogravimetric Analysis (TGA), and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) analyses. Subsequently, after incorporating this material into the carbon fiber–PEEK matrix interface at specific ratios, composite laminates were produced and their mechanical properties were investigated.
Benzer Tezler
- Haloysit nanotüp dolgu malzemesi ile termoplastik ve termoplastik elastomer polimer matris kompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of halloysite filled thermoplastic and thermoplastic elastomer composite materials
TUĞÇE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
- Grafen tabanlı nanodolgular ile güçlendirilmiş yeni nesil termoplastik kompozitlerin geliştirilmesi
Development of new generation thermoplastic composites reinforced by graphene based nanofillers
ELÇİN ÇAKAL SARAÇ
Doktora
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AYDIN
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU SANER OKAN
- Development of novel thermal conductive polymer nanocomposites
Yeni nesil termal iletken polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi
ELİFTEN SEMERCİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
DOÇ. DR. TUBA ERDOĞAN BEDRİ
- Termoplastik kompozitlerde elektriksel ve termal özelliklerin nano malzemeler kullanımıyla geliştirilmesi
Improvement of electrical and thermal properties in thermoplastic composites by using nano materials
EZGİ UÇAR
Doktora
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELÇİN YILMAZ
DR. MUSTAFA DOĞU
- Nanopartikül ilaveli PLA ve PHB biyokompozitlerinin bazı özelliklerinin belirlenmesi
Determining of some properties of nano particles filled PLA and PHB biocomposites
GÜLYAZ AL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mühendislik BilimleriBartın ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DENİZ AYDEMİR