Hybrid surface modification for fiber reinforced EPDM composites
Elyaf takviyeli EPDM kompozitler için hibrit yüzey modifikasyonu
- Tez No: 684643
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR SEYDİBEYOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 191
Özet
EPDM, iyi ozon ve hava dayanımı, idare eder sıcaklık dayanımı, su ve antifriz gibi polar sıvılara olan dayanımı ve hidrokarbonlara olan zayıf dayanımı ile iyi bilinen geleneksel bir kauçuk tipidir. Bu çalışmada kullanılan elyaf tipleri karbon, basalt, PA2 cam, PP4 cam ve aramiddir. Karbon elyaf yüksek çekme mukavemeti, yüksek elastik modülüs, yüksek kırılganlık, düşük sürünme eğilimi, kimyasal inert davranış, düşük ısı genleşmesi ve iyi elektriksel iletkenlik özellikleri ile bilinmektedir. Bazalt elyaf çok yüksek sıcaklığa dayanabilir ve yangın engelleme elementi olarak davranabilir. İyi termal dayanıma, kuvvete, yüksek sürtünme katsayısına ve düşük yırtılma hızına sahiptir. Deniz suyu ve UV radyasyon dayanımı yüksektir. Cam elyaflar düşük uzamada yüksek çekme mukavemetine ve düşük yoğunluğa sahiptirler. Aramid elyaflar sıcaklık dayanımı olan güçlü sentetik elyaf grubundalardır. Elyaflar daha yüksek mekanik, termal dayanım, sıvı dayanımı ve yalıtkanlık özellikleri elde etmek için EPDM kauçuk ile karıştırılırlar. Böylece elyaf takviyeli EPDM kompozitler oluşur. Elyaf- kauçuk karışımları için 2-5-10 PHR elyaf oranları kullanılmıştır. Pişim özellikleri, mekanik özellikler, sıcak hava ve antifiriz yaşlanma özellikleri incelenmiştir. Tüm test sonuçlarını göz önünde bulundurarak 5 PHR elyaf oranı en başarılı değer olarak bulunmuştur. Çalışma, elyafların kauçuk matris içinde daha iyi yapışma özelliklerine ve daha uyumlu bir yapıya sahip olmaları için elyafların yüzey iyileştirmesi ile devam etmiştir. Daha önceden 5 PHR elyaf oranı seçildiği için, karışımlara 5 PHR yüzey iyileştirilmesi yapılmış elyaflar ile devam edilmiştir. Yüzey iyileştirme metotları, alkali, EPDM solüsyon, alkali + EPDM solüsyondur (hibrit). Bazalt elyafın hibrit yüzey iyileştirilmesiyle elde edilen şekliyle hazırlanan EPDM kompozitin özellikleri reolojik, mekanik, sıcak hava ve antifiriz yaşlandırması, SEM analizi, raman analizi ve kontak açı ölçümleri ile incelenmiştir. Tüm test sonuçlarını göz önünde bulundurarak, basalt ve PA2 cam elyafa odaklanılması ve daha fazla yüsey iyileştirmesi yapılması kararlaştırılmıştır. Daha fazla yüzey iyileştirme metotları basalt ve PA2 cam elyafa uygulanmıştır. Bazalt elyafa silan, alkali (%2) ve silan + alkali (%2) (hibrit) yüzey iyileştirmesi uygulanırken, PA2 cam elyafa hem etüvde hem de sıcak suda işlem gören alkali, EPDM solüsyon, alkali + EPDM solüsyon (hibrit) yüzey iyileştirmeleri uygulanmıştır. Tüm bu iyileştirilen elyaflar 5 PHR oranında EPDM kauçuk karışımında karıştırılmıştır. Reolojik, mekanik, sıcak hava ve antifiriz yaşlanması, SEM analizi, Raman analizi ve FTIR analizi yürütüldükten sonra hibrit yüzey iyileştirmesine giren bazalt elyaf en iyi sonuçları vermiştir ve optimum formülasyon olarak tespit edilmiştir. Son olarak, RPA testleri proses karakteristikleri hakkında bilgi sahibi olmak, bazı denemelerin proses edilebilirliğini görmek için yapılmıştır. RPA test makinasında pişim öncesi, esnası ve sonrası özellikler, pişim, frekans süpürme ve gerilim süpürme testlerinden elde edilir. Hibrit yüzey iyileştirilmesi uygulanmış bazalt elyaf kolay ekstrüzyon akışı, yüzey yapısı ve düşük kalıp şişme özellikleri bakımından optimum proses özelliklerini vermiştir. Tüm bulgular birleştirilince, elyafların kauçuklar ile karıştırlması büyük avantajlar sağlamaktadır. En uygun oranın 5 PHR olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca hibrit yüzey iyileştirmesi daha iyi sonuçlar vermiştir.
Özet (Çeviri)
EPDM is a conventional rubber type, very well known with its good ozone and weather resistance, fair temperature resistance, successful resistance to polar liquids like water and coolant and poor resistance to hydrocarbons. Fibers that are used in the study are carbon, basalt, PA2 glass, PP4 glass and aramid. Carbon fiber is very well known with high tenacity, high modulus of elasticity, high brittleness, low creeping tendency, chemically inert behaviour, low heat expansion and good electrical conductivity. Basalt fiber is capable to withstand very high temperature and can act as fire blocking element. It has good thermal resistance, strength, high friction coefficient and low wear rate. It has superior electrical insulating properties. It has high performance of sea water resistance and UV radiation resistance. Glass fibers have a high tenacity at a low elongation combined with low density. Aramid fibers are a class of heat-resistant and strong synthetic fibers. Fibers are blended with EPDM rubber to have improved characteristics of the components separately in a composite structure like higher mechanical properties, thermal resistance, fluid resistance and insulating properties. Hence fiber filled EPDM composites are held. Firstly 2, 5, 10 PHR fiber ratios are used to be blended inside EPDM rubber mixture. Curing characteristics, mechanical properties, resistance to hot air and coolant ageing effects are investigated. 5 PHR fiber ratio is found the most successful value by considering all test results. Study is proceeded by surface treatment of fibers to have better bonding properties to the tubber matrix and to have a more compatible structure. As 5 PHR fiber ratio is selected the mixtures are filled with 5 PHR surface treated fibers. Surface treatment methods are alkali, EPDM solution and alkali + EPDM solution (hybrid). Rheological, mechanical, hot air and coolant ageing, SEM analysis, Raman analysis and contact angle measurements are run. It is decided to continue the study by focusing on basalt and PA2 glass fiber trials with further surface modification methods by examining the whole test results. Further surface treatment methods are applied to basalt and PA2 glass fiber. Silane treatment, alkali (%2) treatment, silane + alkali (%2) treatment (hybrid) are conducted on basalt fiber whereas baring operation is applied to PA2 glass fiber. For PA2 glass fiber alkali, EPDM solution, alkali + EPDM solution (hybrid) treatmetns are applied processed in both oven and hot water. All these treated fiber types are blended in 5 PHR ratio into EPDM rubber mixture. After rheological, mechanical, hot air and coolant ageing, SEM analysis, Raman analysis and FTIR analysis are finished it is seen that hybrid surface treated basalt fiber is the optimum formulation with superior results. Lastly RPA tests are run to see the processability of some trials to have idea about process characteristics. In RPA test machine before, during and after cure properties are gained from cure test, frequency sweep test and strain sweep test. Hybrid surface treated basalt fiber gives the optimum process characteristics in terms of easy extrusion flow, surface structure and low die swell. When all these findings are combined it can be said that surface treatment brings lots of advantages to the fibers in case they need to be mixed with rubber blends. 5 PHR fiber ratio is suitable to be used. Hybrid surface treatment gives good results among the other surface treatments.
Benzer Tezler
- Atık karbon elyaf yeniden kullanımı için polimer matrisli hibrit kompozit malzeme geliştirilmesi
Development of polymer matrix hybrid composite material for reusing waste carbon fiber
HÜROL KOÇOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BABÜR ÖZÇELİK
PROF. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
- Yerel kaynaklar kullanılarak poli (Laktik asit) matrisli doğal kompozit malzeme geliştirilmesi
Improvement of poly (Lactic acid) based natural composite material using local sources
UĞUR DİNÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANER YILMAZ
- Understanding failure mechanisms in hybrid fiber reinforced laminates through the combined usage of DIC, AE, thermography and optic based systems
Başlık çevirisi yok
ISA EMAMI TABRIZI
Doktora
İngilizce
2020
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MEHMET YILDIZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ADNAN KEFAL
- Halloysit nanotüp katkısının karbon-aramid fiber takviyelinanokompozitlerin aşınma özelliklerine etkisinin incelenmesi
Examination of the effect on wear behavior of carbon-aramid fiber reinforced nanocomposites with the halloysite nanotube modification
YUSUF BAŞTOSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET EMİN ÇETİN
- Development of ensete fiber based composites and their characterization
Ensete lifi bazlı kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
TOLERA ADERIE NEGAWO
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ