Bor karbür takviyeli poliüretan(PU) nanoliflerin geliştirilmesi ve fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Development and physicochemical characterization of boron carbide-reinforced polyurethane (PU) nanofibers
- Tez No: 1024680
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEGÜL ÜLKÜ METİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Polymer Science and Technology, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırıkkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde poliüretan (PU), tekstil, otomotiv, elektronik ve biyomedikal uygulamalar başta olmak üzere birçok alanda yaygın olarak kullanılan önemli bir polimerdir. Yüksek esneklik, kimyasal kararlılık, işlenebilirlik ve mekanik dayanım gibi özellikleri sayesinde farklı uygulamalar için uygun bir malzeme olarak öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, farklı oranlarda bor karbür (B4C) katkılı PU kompozit nanolifler elektroeğirme yöntemi ile üretilmiş ve B4C katkısının PU'nın yapısal, termal, morfolojik ve yüzey özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. PU ve B4C katkılı kompozit nanolifler (PU/B4C), 12,5 kV voltaj, 18 cm iğne-toplayıcı mesafesi ve 1,5 mL/saat çözelti akış hızı kullanılarak elektroeğirme yöntemi ile üretilmiştir. Kompozit yapının fizikokimyasal özelliklerinin belirlenmesi amacıyla FTIR ve Raman analizleri gerçekleştirilmiştir. Spektral analizlerde, B4C ilavesiyle birlikte bazı karakteristik bantların şiddetinde azalma ve karbonil bölgesinde kayma meydana geldiği belirlenmiş; değişimlerin B4C partikülleri ile PU zincirleri arasındaki moleküllerarası etkileşimlerden kaynaklandığı sonucuna ulaşılmıştır. Kompozitlerin termal davranışları TGA, DSC ve TMA analizleri ile incelenmiştir. TGA sonuçları, B4C katkısının PU nanoliflerin termal bozunma direncini artırdığını ve yüksek sıcaklıklardaki kütle kaybını azalttığını göstermiştir. DSC analizlerinde B4C içeriğinin artmasıyla camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ve erime sıcaklığında (Tm) artış meydana geldiği belirlenmiştir. Bu durum, B4C katkısının PU matrisinde daha kararlı yapısal bölgelerin oluşumunu desteklediğini göstermektedir. TMA sonuçları ise B4C ilavesinin nanokompozitlerin boyutsal kararlılığını önemli ölçüde etkilediğini ortaya koymuş, özellikle PU/B4C-10 numunesinin en yüksek boyutsal kararlılığı sergilediği belirlenmiştir. SEM analizi tüm numunelerde düzgün, sürekli ve boncuksuz nanolif yapılarının elde edildiğini göstermiştir. Nanoliflerin ortalama lif çapının B4C miktarının artmasıyla 624 ± 135 nm'den 387 ± 94 nm'ye düştüğü belirlenmiştir. Ayrıca artan B4C içeriğiyle birlikte daha kompakt bir nanolif ağ yapısının oluştuğu gözlenmiştir. Temas açısı ölçümleri, B4C katkısının yüzey hidrofobisitesini artırdığını ve en yüksek temas açısının 135,55° ile PU/B₄C-10 numunesinde elde edildiğini göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, B4C katkısının PU nanoliflerin termal kararlılığını, boyutsal stabilitesini ve yüzey özelliklerini iyileştirdiğini ortaya koymuştur. Özellikle PU/B₄C-10 kompozitinin, termal, termomekanik ve yüzey özellikleri bakımından en dengeli performansı sergileyerek ileri mühendislik uygulamaları için umut verici bir aday olduğu değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Polyurethane (PU) is an important polymer that is widely used in numerous fields, particularly in textile, automotive, electronic, and biomedical applications. Owing to its high flexibility, chemical stability, processability, and mechanical strength, PU has emerged as a suitable material for a wide range of applications. In this thesis, PU composite nanofibers reinforced with varying amounts of boron carbide (B4C) were fabricated via electrospinning, and the effects of B4C incorporation on the structural, thermal, morphological, and surface properties of PU were investigated. PU and B4C-reinforced composite nanofibers (PU/B4C) were produced by electrospinning at an applied voltage of 12.5 kV, a needle-to-collector distance of 18 cm, and a solution flow rate of 1.5 mL/h. FTIR and Raman analyses were performed to determine the physicochemical properties of the composite structures. Spectral analyses revealed a reduction in the intensity of several characteristic bands and shifts in the carbonyl region as B4C content increased. These changes were attributed to intermolecular interactions between the B4C particles and PU chains. The thermal behavior of the composites was evaluated by thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), and thermomechanical analysis (TMA). TGA results demonstrated that B4C incorporation improved the thermal degradation resistance of the PU nanofibers and reduced mass loss at higher temperatures. DSC analysis showed that both the glass transition temperature (Tg) and melting temperature (Tm) increased with increasing B4C content, indicating that B4C promoted the formation of more stable structural domains within the PU matrix. TMA results further revealed that the addition of B4C significantly influenced the dimensional stability of the nanocomposites, with the PU/ B4C-10 sample exhibiting the highest dimensional stability. SEM analysis confirmed the formation of uniform, continuous, and bead-free nanofiber structures for all samples. The average fiber diameter decreased from 624 ± 135 nm to 387 ± 94 nm as the B4C content increased. Furthermore, a more compact nanofibrous network structure was observed with increasing B4C concentration. Contact angle measurements indicated that B4C addition enhanced the surface hydrophobicity of the nanofibers, and the highest contact angle value (135.55°) was obtained for the PU/ B4C-10 sample. The results demonstrated that B4C incorporation improved the thermal and dimensional stability, as well as the surface properties, of PU nanofibers. Among the investigated compositions, the PU/ B4C-10 composite exhibited the most balanced overall performance in terms of thermal, thermomechanical, and surface characteristics, suggesting its potential as a promising candidate for advanced engineering applications.
Benzer Tezler
- Bor karbür takviyeli metal matrisli kompozitlerde atık Al talaşlarının değerlendirilmesi
Evaluation of waste Al chips in boron carbide reinforced metal matrix composites
BENGÜ AĞACAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜZEYYEN MARŞOĞLU
- Bor karbür takviyeli metal matrisli kompozitlerden kam üretiminin araştırılması
The investigation of manufacturing cam lobe made from metal matrix composites reinforced boron carbide
AHMET YÜCEL
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURHAN SELÇUK
- Bor karbür takviyeli fren balatalarının mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of brake pads reinforced by boron carbide
HASAN AYTUĞ KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RECEP KOÇ
- Bor karbür takviyeli metal matrisli kompozit malzeme üretimi
Production of boron carbide reinforced metal matrix composite
AHMET KABİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÇİĞDEM
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞLAR YÜKSEL
- Alüminyum matrisli bor karbür takviyeli sermet kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production of al based cermet composite reinforced with boron carbide and caracterization
DUYGU UZUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÜRÜ