Poliüretan-karbon fiber kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
The preperation and characterization of polyurethane-carbon fiber composites
- Tez No: 252026
- Danışmanlar: PROF. DR. SENİHA GÜNER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Bu çalışmanın amacı, karbon fiber (CF) takviyesi ile poliüretanın (PU) mekanik ve elektriksel özelliklerinin geliştirilmesi ve buna bağlı olarak uygulama alanlarının genişletilmesidir. Poliüretan-karbon fiber (PU-CF) kompozit filmler matris elemanı olarak aromatik termoplastik PU, takviye elemanı olarak 3-5 mm uzunluğundaki poliakrilonitril (PAN) bazlı CF ve çözücü olarak dimetilformamid (DMF) kullanılarak döküm-evaporasyon yöntemi ile hazırlanmıştır. Hazırlanan PU-CF kompozit filmlerin yapıları Fourier Transform Infrared (FT-IR) Spektroskopisi ve X-ışını Kırınımı (XRD), mikroyapısı Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), ısıl kütle kaybı miktarları Termogravimetrik Analiz (TGA), reolojik özellikleri viskozimetre, viskoelastik özellikleri Dinamik Mekanik Analiz (DMA), hidrofiliteleri Temas-Açısı Ölçer (CAM) ve elektriksel iletkenlikleri 4nokta-prop yöntemi ile belirlenmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, optik mikroskop görüntüleri yardımı ile hazırlanan polimer kompozitlerde CF'lerin matris içersinde homojen olarak dağıldığı belirlenmiştir. Kompozit filmlerin FT-IR spektrumları karşılaştırıldığında, CF'lerin PU'nın kimyasal yapısında herhangi bir değişikliğe neden olmadığı saptanmıştır. XRD analizi ile PU-CF filmlerin amorf yapıda olduğu, viskozite ölçümleri sonucunda, CF'lerin matrisin akış davranışını değiştirmediği, TGA sonuçlarına göre, CF/PU oranındaki artış ile kompozitlerde ısı ile meydana gelen kütle kaybının azaldığı tespit edilmiştir. CF konsantrasyonunun artışı matrisin molekül zincirlerinde hareketliliğin ve deformasyonun azalmasına; mekanik dayanım ile rijitliğin artmasına neden olmuştur. Buna bağlı olarak kompozitlerin depolama modülü ve kayıp modülü CF konsantrasyonuyla artmıştır. Gerilim-gerinim eğrilerine göre, PU'nın ağırlıkça %5 oranında CF ile güçlendirilmesi sayesinde mekanik mukavemette yaklaşık %244'lük artış sağlanmıştır. PU-CF kompozitlerin elektriksel iletkenlik değerlerinin CF konsantrasyonu %108 mertebesinde artmıştır. PU-CF kompozit filmler suyla şişmemişler ve hidrofilik karakteri CF konsantrasyonuyla azalmıştır. Tüm analiz sonuçlarına göre PU-CF kompozitlerinde matris-fiber etkileşiminin iyi olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The objective of this study is to improve the mechanical and electrical properties of polyurethane (PU) by reinforcing of carbon fiber (CF) and increasing its application areas. For this purpose, polyurethane-carbon fiber (PU-CF) composite films were prepared by casting evaporation technique. For the preparation of composites aromatic PU was used as polymer matrix. CF produced from polyacrylonitrile (PAN) was used as an reinforcement component in 3-5 mm length. Dimethylformamide (DMF) was used as solvent. The structure of PU-CF composites were characterized by FT-IR, SEM and XRD. Optical microscopy was used to determine the dispersion of CF into polymer matrix. The thermal and rheological properties of PU-CF composite were investigated by TGA and viscosimetry, respectively. Viscoelastic properties were measured by DMA and electrical properties were measured by four point probe method. Surface hydrophilicity and water absorption of composites were also determined. We observed that CF could be homogeneously dispersed into PU matrix. FT-IR spectrum of composites showed that CF did not cause any structural changes in chemical structure of PU. According to XRD pattern, the incorporation of CF in PU did not cause to appear any new peak thus, PU-CF composites clearly display major peaks in amorphous region. CF concentration did not affect the rheological behavior of the matrix. TGA curves show that the weight loss in the PU-CF composites was decreased with increasing CF/ PU ratio. Increasing of CF concentration caused to reduce the mobility and deformation of matrix, and to increase the mechanical resistance and stiffness of PU. This is due to increase in the storage and loss modulus of PU-CF composites. The tensile strength of polymer matrix increased about 244% with increasing 5% (w/w) of CF loading. A marginal increase (nearly % 108) in electrical conductivity was also noticed in composites. The composites did not swell with water, and their surface hydrophilicity decreased with increasing of CF concentration. The overall results indicated that there is good interaction between PU and CF.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of one-side polypyrrole coated conductive and flexible polyurethane films
Tek yüzeyi polipirol kaplı iletken ve esnek poliüretan filmlerin sentez ve karakterizasyonu
MELİS KARAKUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELKIZ USTAMEHMETOĞLU
- Preparation and characterization of polyurethane micro and nanocomposites
Poliüretan mikro ve nanokompozitlerinin hazırlanması ve karakterize edilmesi
MEHMET ÖZGÜR SEYDİBEYOĞLU
Doktora
İngilizce
2007
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
- Sürekli kenevir lif takviyeli poliüretan kompozitlerin morfolojik, fiziksel ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of morphological, physical and mechanical properties of continuous hemp fiber reinforced polyurethane composites
SERHAT GÜÇLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Teknik ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER YUNUS GÜMÜŞ
- Farklı kaplama malzemeleri ile kaplanmış karbon elyaf takviyeli poliamit 6,6 ve poli(bütilen teraftalat) karmaların özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the properties of different sizing materials coated-carbon fiber reinforced polyamide 6,6 and poly(butylene terephthalate) composites
NEVİN GAMZE KARSLI YILMAZ
Doktora
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE AYTAÇ
- Dual-curable textile adhesives for cord/rubber applications
Çift-kürlenebilen tekstil yapıştırıcılarının kord kumaş/kauçuk uygulamaları
ZEHRA YILDIZ
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACER AYŞEN ÖNEN