Optimization of polymer resin systems for tubular composites
Tübüler kompozitler için polimer reçine sistemlerinin optimizasyonu
- Tez No: 533335
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ KILIÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Polimer matrisli kompozit malzemeler kullanım amaçları göz önünde bulundurularak ihtiyaç doğrultusunda gerekli hammaddeler seçilip, tasarlanır ve üretilirler. Bu sayede en uygun maliyetle en uygun ürün elde edilmiş olur. Bu durum kompozit malzemelerin kullanım alanlarının günden güne artmasını sağlamaktadır. Otomotiv sanayi şüphesiz kompozit malzemelerin en yaygın olarak kullanıldığı sektördür. Bunun yanında biyomedikal sektörü, üstyapı ve altyapı sektörleri, denizcilik, havacılık ve uzay sektörleri, kompozit malzemelerinin gerek mukavemet ve hafiflik avantajlarıyla gerekse de uyumluluk, alev ilerletmezlik ya da kimyasallara dayanıklılık gibi farklı performans özellikleri sebebiyle tercih edilir. Proje bazlı yapılan üretimlerde ihtiyaç doğrultusunda hammadde tedarik edilir. Kullanımı planlanan hammaddelerin prosese göre belirlenen fire değerleri dahil edilerek hammadde siparişi verilir. Bu çalışmanın ilk bölümünde bitmiş bir projeden kalan polyester reçine hammaddesinin değerlendirilmesi üzerine çalışıldı ve mekanik değerlerden ödün vermeden maliyeti düşürerek yeni ürün içerisinde malzemenin değerlendirilmesi sağlandı. Buna göre %10'luk polyester reçine eklenmesi ürün maliyetini %6,66 oranında düşürürken, depolama modülünde ise polyester reçine ihtiva etmeyen referans malzemeye göre daha yüksek performans gösterdiği gözlemlendi. Deneme çalışmalarında ilk olarak geniş aralıklarda çalışılıp ardından yapılan gözlem sonucu aralıklar daraltılıp spesifikleştirildi. Dinamik mekanik analiz ile reçine karışımlarının performansları ölçülürken %10'luk polyester reçine içeren karışım ile helisel sarım metodu kullanılarak boru üretimi gerçekleştirildi. Hem üretimde kullanılabilirliği hem de ürünlere yapılan boylamsal ve çembersel çekme testleri ile mekanik değerlerinde düşüş olmadığı gözlemlendi. Maliyet çalışması ürünün birim fiyatları göz önünde bulundurularak hesaplandı. Daha gerçekçi sonuçlar için elde kalan malzemenin 3 aylık raf ömrü boyunca kullanılmadığı takdirde depolanması, ardından bertarafı için işlem görmesi ve nakliyesi gibi kalemler de eklenmelidir. Ancak bu değerler firmaların bulunduğu lokasyona göre değişiklik göstereceğinden hesaplamaya dahil edilmedi. Tezin ikinci bölümünde ise termoplastik bir ürün olan polistiren köpüğün termoset reçine içerisine iki farkı yöntemle karıştırılarak mekanik geri dönüşümü sayesinde kullanıma kazandırılması planlandı. Plastiklerin geri dönüşümü %100 gerçekleşmez. En verimli geri dönüşüm metodu fiziksel geri dönüşüm yani atık malzemeyi kullanılabilecek boyutlara getirdikten sonra bir başka ürünün üretiminde hammadde olarak kullanımı olarak tarif edilir. Burada hem atık malzeme değerlendirilir hem de diğer bir ürün üretilirken hammadde maliyetleri düşürülebilir. Atık olan strafor köpüğün tedariği, deplanması, parçalanıp üretim içerisine katılması basamaklarında oluşacak maliyet hesaplamalara dahil edilmedi. Yapılan çalışmada bu karışım için iki farklı metot denendi. İlk olarak küçük parçalar haline getirilen PS köpük reçine içerisine eklendi. İkinci olarak ise reçinenin ihtiva ettiği seyreltici olarak kullanılan stiren monomer içerisinde PS köpük çözülerek reçine içerisine eklendi. Her iki yaklaşım sonrasında üretilen malzemelerin test sonuçlarında mekanik değerlerin düşmesinin yanısıra malzemenin camsı geçiş sıcaklığı da polistiren miktarı arttıkça azaldığı gözlemlendi. Bu sonuç bize polistiren köpüğün yapısının bozulduğunu ve vinilester reçinenin çapraz bağ yoğunluğunu düşürdüğünü göstermektedir. Polistiren köpüğün direkt vinil ester reçine içerisinde çözünmesi, stiren monomer içerisinde çözünmesinden daha olumlu sonuçlar ortya koymuştur. Yine de elde edilen karışımlarda oluşan yüksek viskoziteli yapı üretimi yapılacak ürünün proses seçiminde dikkat edilmesi gereken bir unsur olarak göze çarpmaktadır. İkinci metotda vinilester reçinenin çözücüsü olan stiren viskoziteyi düzenlemekte faydalı olsa da mekanik performans konusunda daha düşük değerler sunmaktadır. %5'lik ve %10'luk polistiren köpük eklenmesi arasında mekanik performans olarak farklılık olsa da ihtiyaca göre %10'luk karışım maliyet kazancı ve geri dönüşüm açısından tercih edilebilir. Kompozit malzemelerin en önemli tercih sebebi olarak ihtiyaca göre ürün üretimini düşünebiliriz. Geleneksel malzemelere göre üretilmiş bir ürünün aynı spektlerde kompozit olarak üretilmesi, ürünün uzun soluklu kullanımı, uzun önem göz önüne alındığında daha düşük maliyetle elde edilmesi, kullanım süresi boyunca daha az bakım gerektirmesi gibi başlıca özellikler belirtebiliriz. Reçine karışımı çalışması vinilester reçine yerine polyester reçine ile çalışılsaydı daha farklı sonuçlar elde edilebilirdi. Polyester reçinesi çarpraz bağ oluşumunda sitiren köprü görevi görmektedir. Vinil esterde ise uç uca bağlanarak kürleşme gerçekleşir. Bu sebeple polyester reçine içerisinde çalışılması daha mantıklı gözükmektedir.
Özet (Çeviri)
Polymer matrix composite materials are designed and produced according to various needs. Main strategy is to obtain the most appropriate product at the most appropriate costs. Hence various alternative composites are developed according to cost performance ratios. Automotive industry is undoubtedly one of the most challenging sectors. Besides, biomedical sector, superstructure and infrastructure sectors, marine, aviation and space sectors are also concentrated on different performance characteristics of composite materials such as strength and lightness, as well as compatibility, flame retardancy or resistance to chemicals. Though, raw materials such as resin, reinforcers are procured according to the needs in composite production, various strategies are proposed to lower the material costs. One of the basic strategies to lower the costs is to mix the cheaper components to the resins up to a point mechanical performance did not change abruptly. That can be industrial waste, either from the composite industry or else. In the first part of this thesis, the performance of vinyl ester resins was evaluated after mixing with polyester wastes within the facilities. Without sacrificing mechanical values, it was possible to reduce the cost and evaluate the material within the new product. Accordingly, the addition of 10% polyester resin decreased the cost of the product by 6.66%, while the storage module showed higher performance than the reference material without unsaturated polyester resin. The performances of the resin mixtures were measured by dynamic mechanical analysis. After the results, pipe production was performed by helical winding method with a mixture containing 10% polyester resin. It was confirmed that there was no decrease in the mechanical values by both longitudinal tensile tests and circumferential tensile tests (split disk tests). Cost study was calculated by taking into consideration the unit prices of the product. For more realistic results, items such as storage, processing and transport for disposal should be added if they are not used during the 3-month shelf life of the material left. However, these values will vary according to the location of the facilities which we are not included in the calculation. As a second study of the thesis, waste polystyrene (PS) foam, a widely used thermoplastic polymer, was mixed into thermoset resin to evaluate the waste material and reduce the cost of product. Two different approaches were investigated to prepare the mixtures. At first, small pieces of PS foams were directly mixed into vinyl ester resin (VER). In the second, the PS foam was dissolved in the styrene monomer which isused as the diluent for VE resins and then mixed into the resin. It was observed that materials prepared by using both approaches, mechanical values of the test results decreased as well as the glass transition temperature of the material while the amount of PS increased. This result shows that the structure of the polystyrene foam is deteriorated and the vinyl ester bond reduces the cross-link density. The dissolution of the polystyrene foam directly in the vinyl ester resin yielded more favorable results than dissolution in the styrene monomer. Nevertheless, the high viscosity structure formed in the mixtures obtained is an important consideration in the process selection of the product to be produced.
Benzer Tezler
- Immobilization of lipase on an inorganic support material and polycaprolactone synthesis
Lipazın inorganik taşıyıcıda immobilizasyonu ve polikaprolakton sentezi
CANSU ÜLKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerin fotopolimerizasyon ile üretimi
Production of fiber reinforced epoxy matrix composites via photopolymerization
CENK KURTULUŞ
Doktora
Türkçe
2022
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN
- Self-stratifying coatings
Kendinden tabakalanan kaplamalar
ELİF ALYAMAÇ SEYDİBEYOĞLU
Doktora
İngilizce
2009
Polimer Bilim ve TeknolojisiThe University of AkronPolimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MARK D. SOUCEK
- Preparation and utilization of poly(2-ethyl-co-2-alkyl/aryl-2-oxazoline)-imidazole complexes as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Poli(2-etil-co-2-alkil/aril-2-okzolin)-imidazol komplekslerinin termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanması ve tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanılması
TAHA BEHROOZI KOHLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Pervaporasyon ile ipa/su ve MTBE/metil alkol azeotropik karışımlarının ayrılması
Başlık çevirisi yok
NİLÜFER DURMAZ (HİLMİOĞLU)
Doktora
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTemel İşlemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA TÜLBENTÇİ