Geri Dön

Elyaf takviyeli, termoplastik matrisli kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu

Production and characterization of fiber reinforced thermoplastic composite material

PDF İndir

  1. Tez No: 650799
  2. Yazar: AYLİN BEKEM
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ÜNAL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 133

Özet

Kimyasal ve/veya fiziksel özellikleri açısından birbirinden farklı malzemelerin aralarında ara yüzey oluşturarak meydana getirdikleri yeni malzeme grubu olan kompozit malzemelerin en önemli avantajı özelliklerinin kendisini oluşturan diğer bileşenlerden üstün olmasıdır. Kompozit malzemelerin yüksek mekanik, kimyasal ve fiziksel özellikler sunması kullanım alanlarını genişletmektedir. Kırık cam elyaflı kompozitler, otomotiv endüstrisi başta olmak üzere çoğu alanda kullanılırken; sürekli elyaflı kompozitler daha yüksek mekanik özelliklerin gerektiği uygulamalarda büyük öneme sahiptir. Günümüz plastik matrisli kompozit uygulamalarında termoset polimerlerden tercih edilmektedir. Bunun nedeni epoksi, vinil ester, polyester gibi termoset polimerlerin elyaf malzemeleri iyi ıslatması ve kolaylıkla yapışmasının gerçekleşmesi; dolayısıyla fiber-matris arayüzey bağlantısının kuvvetli olmasının sağlanmasıdır. Bunun yanı sıra termoset kompozitlerin proses edilmesi kolaydır, dolayısıyla üretim el yatırması gibi basit yöntemlerle bile gerçekleştirilebilmektedir. Plastik kompozit uygulamalarının özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla yapılan yeni uygulamalarda termosete göre daha iyi özellikler gösteren diğer bir plastik türü olan termoplastikler kullanılmaya başlanmıştır. Termoplastik polimerler yüksek kimyasal dayanım, yüksek gerinim, esneklik, hafiflik ve geri dönüşüm gibi pek çok avantaja sahiptir. Ancak bunlarda yaşanan başlıca problem arayüzeyin oluşumunu sağlayacak ıslatma ve yapışmanın yetersiz olması; buna bağlı olarak mekanik özelliklerden beklenen performansların alınamamasıdır. Ayrıca termoplastik kompozit üretimi, termoset kompozit üretimden çok daha karmaşık ve makineleşmiş (örneğin enjeksiyon, ekstrüzyon gibi) prosesler gerektirmektedir. Termoplastik hammaddesi katı durumda olmasından ötürü, bu hammaddenin öncelikle ergitilip daha sonra takviye malzemesi ile buluşturulmasını gerekmektedir. Bu işlem sırasında yüksek viskozitedeki termoplastik eriği matrisin, elyaflar üzerinde yayılımını ve takviye düzenini olumsuz yönde etkilemektedir. Elyaflarda topaklaşma ve ürün homojenizasyonunda bozulmalar bu esnada görülen hata türlerindendir. Termoplastik matrisin sebep olduğu bu gibi zorluklar bu tür kompozitlerin üretimleri günümüze kadar geciktirmiştir. Fakat günümüzde yeni geliştirilen gerek kimyasallar gerekse de üretim teknolojileri sayesinde bu zorlukların üstesinden gelinmekte ve termoplastik matrisin sağladığı avantajlar gün yüzüne çıkmaktadır. Bu sayede bugün endüstride üretimi yapılan termoplastik kompozit uygulamaları enjeksiyon ve ekstrüzyon prosesiyle kırık cam elyafı kullanımıyla gerçekleşir hale gelmiştir. Ancak; sürekli elyaflı kompozit üretimine izin veren proses dünyada yeni gelişmekte olup, henüz ülkemiz endüstrisinde yerini alamamıştır. Bunun sebebi; sürekli elyaflarda elyaf konsantrasyonunun fazla olmasından dolayı, yüksek viskozitedeki eriyik termoplastiğin fiberlere nüfuzunun proses boyunca homojen olarak sağlanamaması ve fiber-matris arayüzey ıslanma ve bağlanma sorunlarının oluşmasıdır. Bu çalışmada termoplastik polimerlerden en ucuz ve en düşük yoğunluğa sahip olan polietilen ve polipropilen matris malzemesi olarak kullanılıp, dayanım ve maliyet yönünden optimum sonuçlar sunan sürekli tarzda E-camı, E-camına alternatif yeni bir fiber türü olan basalt fiber ve yüksek performans özellikleri sunun aramid fiber ile takviyelendirilmiştir. Arayüzey özelliğinin iyileştirilmesi için çeşitli uyumlaştırıcılar denenerek, fiziksel ve mekanik testler uygulanmıştır. Sonuçlar karşılaştırılarak ideal uyumlaştırıcı oranları saptanmış ve polietilen ve polipropilen matrisli kompozit malzemelerin ara yüzeyi oluşumunun iyileştirilmesi sağlanmıştır.

Özet (Çeviri)

The most important advantage of the composite, a new set of material which is formed by creating an interface between at least two materials with different chemical and/or physical properties, is to exhibit superior properties than its constituents. Composite materials have wide application areas due to its higher mechanical, chemical and physical properties. Composites with chopped glass fiber have been using in many areas like automobile and marine industries, while continuous fiber composites have applications in the areas require higher mechanical properties. In today's plastic matrix composite applications, thermosetting polymers are preferred. This is because thermosetting polymers such as epoxy, vinyl ester and polyester have better wetting and easer adhesion on fiber materials, therefore strong connection between fiber-matrix interfaces ensure. Additionally, it is easy to process thermoset composites, even if with a simple methods such as hand lay-up technic. Thermoplastics, another type of plastic exhibiting better properties than thermosetting polymers, have been used in new applications with the purpose of improvement of plastic composites. Thermoplastic polymers have many advantages such as higher chemical resistance, higher strain, flexibility, light weight and recycling. However, the main problems in these are insufficient wetting and adhesion that would form interface, due to this expected performances from the mechanical properties, failure. Also production of thermoplastic composites is much more complex then thermosetting composite production and required mechanized processes (eg., injection molding, extrusion molding, etc.). Because thermoplastic raw materials are in the solid state, these raw materials have to be first melted and then consolidated with reinforcing materials. During this process, melt of thermoplastic matrix at high viscosity effect a negative role on matrix dispersion on fibers and arrange of reinforcement. Agglomeration in fibers and product homogenization are versions of failures in the meantime. Such difficulties caused by thermoplastic matrix have delayed the production of these composites until today. However, thanks to new developed chemicals as well as production technologies overcome these difficulties today and the advantages of thermoplastic matrix can appear on composites. By this way, the production in the today's industry of thermoplastic composite applications has been possible by extrusion and injection processes with the use of chopped glass fibers. However, the process that allows the production of continuous fiber composite is new developing in the world, and could not take a part in our industry yet. The reason for this is higher fiber concentrations in continuous fibers, so thermoplastic melt with higher viscosity could not penetrate to fibers uniformly throughout the process and fiber-matrix interfacial wetting and bonding problems occur. In this study, polyethylene and polypropylene, the cheapest thermoplastic polymers with lowest densities, were used as the matrix material. These were reinforced with continuous E-glass which offers optimum strength and cost results, basalt fiber as a new type of fiber alternative to E-glass and aramid fiber as a high performance fiber. To improve interfacial adhesion various compatibilizers were applied and some physical and mechanical tests were done. The ideal compatibilizer ratios were determined by comparing results and formation of interface was improved in polyethylene and polypropylene matrix composite materials.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    820194

    Batarya taşıyıcı yan duvarının alüminyum ve kompozitten oluşan hibrit malzeme ile üretimi çarpışma performansı açısından optimizasyonu

    Optimization of the battery carrier side wall in terms of crash performance with the production of hybrid material consisting of alumi̇num and composite

    AHMET ABDULLAH KARACA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN LEKESİZ

  2. Tez No

    894343

    Development of natural fiber reinforced composites with flame retardant fillers

    Alev geciktirici katkılar ile doğal lif takviyeli kompozitler geliştirilmesi

    MOHAMMAD SHOHAG ALAM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ DEMİR

  3. Tez No

    394344

    Sürekli elyaf takviyeli poliamid 6 levhaların şekillendirilmesi ve karakterizasyonu

    Forming and characterization of continious glass fiber reinforced poliamid 6 sheets

    UMUT YERLEŞEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara Üniversitesi

    Mekatronik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÖKSÜZ

  4. Tez No

    638084

    The production of chopped glass fiber reinforced PPS composite via extrusion and injection moulding and characterization studies

    Kırpık cam elyaf takviyeli PPS matrisli kompozitin extrüzyon ve enjeksiyon ile üretimi ve karakterizasyon çalışmaları

    FEYZA ZENGİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARİF NİHAT GÜLLÜOĞLU

    DR. MEHMET MASUM TÜNÇAY

  5. Tez No

    780885

    Finite element analysis of continuous fiber reinforced thermoplastic composites

    Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerin sonlu elemanlar analizi

    OSMAN ATALAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Havacılık MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

    Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FAHRETTİN ÖZTÜRK

Geri Dön