Geri Dön

Borik asit takviyeli Poliamid-6 (PA6) kompozitinin ısıl iletkenlik özelliklerine etkisi

Effect of boric acid addition on the thermal conductivity properties of Polyamide-6 (PA6) composite

PDF İndir

  1. Tez No: 1021897
  2. Yazar: GAYE ÖZATA İNYAYLA
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞULE OCAK ARAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Savunma ve Savunma Teknolojileri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Defense and Defense Technologies, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Kırıkkale Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Günümüzde savunma sanayinde kullanılan sistemlerde, ısıl yönetim ve ısı kontrolü; güvenlik, performans ve sistem ömrü açısından kritik bir mühendislik gereksinimi olarak öne çıkmaktadır. Özellikle mühimmat muhafaza sistemleri, aviyonik kutular ve hassas elektronik bileşenlerde, çevresel sıcaklık değişimlerinin sınırlandırılması ve ısı geçişinin kontrol altına alınması büyük önem taşımaktadır. Bu kapsamda, düşük ısıl iletkenliğe sahip, hafif, ekonomik ve çevre dostu polimer matrisli kompozit malzemelerin geliştirilmesine yönelik çalışmalar giderek artmaktadır. Bu tez çalışmasında, yarı kristalin bir mühendislik termoplastiği olan Poliamid-6 (PA6) matrisine farklı oranlarda (%1, %2, %5 ve %10 ağırlıkça) borik asit (H₃BO₃) katkılanarak elde edilen kompozitlerin ısıl iletkenlik, termal davranış ve mikroyapısal özellikleri incelenmiştir. Borik asit (BA), düşük maliyeti, toksik olmaması, çevre dostu yapısı ve Türkiye'nin zengin bor rezervlerine sahip olması nedeniyle stratejik ve yerli bir katkı malzemesi olarak tercih edilmiş olupPA6 matris içerisinde fonon taşınım mekanizmalarını nasıl etkilediği ve ısıl iletkenliğin düşürülmesindeki rolü araştırılmıştır. PA6/BA kompozitleri, çift vidalı ekstrüzyon yöntemi ile homojen biçimde harmanlanmış ve plastik enjeksiyon kalıplama yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Üretilen numunelerin ısıl iletkenlik değerleri, ISO 8301 standardına uygun olarak Lasercomp FOX-50 cihazı ile farklı sıcaklıklarda ölçülmüştür. Termal ve yapısal özelliklerin belirlenmesi amacıyla Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) yapılmıştır. Ayrıca borik asitin PA6 matris içerisinde dağılımı, aglomerasyon eğilimleri ve mikroyapısal kusurlar Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile değerlendirilmiştir. Moleküler etkileşimlerin analizi için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, borik asit ilavesi ısıl iletkenlik değerlerinde belirgin bir azalmaya neden olmuştur. Bu azalma, borik asit partiküllerinin polimer matrisi içerisinde fonon saçılmasını artırması ve polimer zincirlerinin düzenli paketlenmesini kısmen engellemesi ile ilişkilendirilmiştir. DSC analizleri, borik asit katkısının kristallenme davranışını modifiye ettiğini ve kristal yapı parametrelerinde değişimlere yol açtığını ortaya koymuştur. SEM görüntüleri ise düşük katkı oranlarında daha homojen bir dağılım gözlenirken, yüksek katkı oranlarında aglomerasyon ve mikro-boşluk oluşumunun arttığını göstermiştir. Bu mikroyapısal düzensizliklerin, ısıl iletkenlikte beklenen etkinin sınırlı kalmasına neden olduğu değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, PA6/BA kompozitlerinin ısıl iletkenlik özellikleri incelenmiş ve düşük ısıl iletkenlik gerektiren savunma sanayi uygulamaları için potansiyel bir malzeme alternatifi sunduğu belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen bulgular, söz konusu kompozitlerin otomotiv, uzay ve havacılık, elektronik sistemler, kimyasal prosesler, yapı sektöründeki yalıtım uygulamaları ve beyaz eşya endüstrisinde (soğutucu izolasyonları) termal yönetim malzemesi olarak değerlendirilebileceğini göstermektedir. Bu çalışma, farklı sektörlerde kullanılabilecek yeni nesil düşük ısıl iletkenlikli polimer kompozitlerin geliştirilmesine yönelik bilimsel bir altyapı sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

In systems used in the defense industry, thermal management and heat control have emerged as critical engineering requirements in terms of safety, performance, and system lifetime. In particular, limiting environmental temperature variations and controlling heat transfer are of great importance in ammunition storage systems, avionics enclosures, and sensitive electronic components. Within this context, research efforts focusing on the development of polymer matrix composite materials with low thermal conductivity, lightweight structure, cost-effectiveness, and environmentally friendly characteristics have been increasing. In this thesis, the thermal conductivity, thermal behavior, and microstructural properties of composites obtained by incorporating boric acid (H₃BO₃) at different weight ratios (1, 2, 5, and 10 wt.%) into a semi-crystalline engineering thermoplastic, Polyamide-6 (PA6), were investigated. Boric acid (BA) was selected as a strategic and domestic filler material due to its low cost, non-toxic nature, environmentally friendly structure, and Türkiye's rich boron reserves. Its influence on phonon transport mechanisms within the PA6 matrix and its role in reducing thermal conductivity were systematically examined. PA6/BA composites were homogeneously compounded using a twin-screw extrusion process and subsequently fabricated via plastic injection molding. The thermal conductivity values of the produced specimens were measured at different temperatures using a Lasercomp FOX-50 device in accordance with the ISO 8301 standard. Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA) were conducted to determine thermal and structural properties. Furthermore, the dispersion of boric acid within the PA6 matrix, agglomeration tendencies, and microstructural defects were evaluated by Scanning Electron Microscopy (SEM). Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) was employed to analyze molecular interactions. The results obtained indicate that the incorporation of boric acid led to a significant reduction in thermal conductivity values. This reduction was attributed to increased phonon scattering induced by boric acid particles within the polymer matrix and the partial disruption of the regular packing of polymer chains. DSC analyses revealed that boric acid addition modified the crystallization behavior and caused changes in crystal structure parameters. SEM images demonstrated a more homogeneous dispersion at low filler contents, whereas increased agglomeration and microvoid formation were observed at higher filler loadings. These microstructural irregularities were considered to limit the expected effectiveness in reducing thermal conductivity. In conclusion, the thermal conductivity properties of PA6/BA composites were systematically investigated, and the results indicate that these materials offer a promising alternative for defense industry applications requiring low thermal conductivity. Moreover, the findings suggest that these composites can be considered as thermal management materials in various sectors, including automotive, aerospace and aviation, electronic systems, chemical processes, building insulation applications, and household appliances (refrigeration insulation). This study provides a scientific foundation for the development of next-generation polymer composites with low thermal conductivity suitable for use across different industries.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    383300

    Contribution of boron compounds and nanoclays on the flame retardancy of aluminium diethylphosphinate in neat and fiber reinforced polyamide-6

    Alüminyum dietilfosfinatın saf ve elyaf takviyeli poliamid-6'daki alevlenme dayanımına bor bileşikleri ve nanokilin katkıları

    OSMAN POLAT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEVDET KAYNAK

  2. Tez No

    719890

    Borik asit takviyeli biyokömür üretiminde torrefaksiyon koşullarının tepki-yüzey metodolojisi ile belirlenmesi ve aktif biyokömürün fenol gideriminde değerlendirilmesi

    Determination of torrefaction conditions in boric acid reinforced biochar production by response surface methodology and evaluation of activated biochar forphenol removal

    MURAT TAŞKIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Kimya MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ESİN VAROL

  3. Tez No

    200047

    Cam elyaf takviyeli poliester kompozitlere yanmazlık özelliği kazandırılması

    The improvement of flame retardancy of glass fiber reinforced polyester composite materials

    MİYASER DEMİREL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. NURSEL DİLSİZ

    PROF.DR. VECİHİ PAMUK

  4. Tez No

    769771

    Kalkanlama malzemesi olarak kullanılabilecek bor karbür takviyeli hafif ve esnek polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

    Development and characterization of boron carbide reinforced light and flexible polymer nanocomposites that can be used as a shielding material

    MÜCAHİD ÖZCAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİGEN KAYA

  5. Tez No

    276337

    Cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin erozyon aşınma davranışının incelenmesi

    Investigation of erosion wear behaviour of glass fibre reinforced composite materials

    MEHMET BAĞCI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Makine MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN İMREK

Geri Dön