Doğal elyaf takviyeli biyo-polimer kompozitlerin üretimi, fiziksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production and investigation of the physical andmechanical properties of natural fiberreinforced bio-polymer composites
- Tez No: 923514
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ÜNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 71
Özet
Bu çalışmada, çevre dostu ve sürdürülebilir malzemelerin önemi vurgulanarak, bambu elyaf ve buğday elyaf gibi doğal elyaf katkılı yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) esaslı biyo-kompozitlerin mekanik ve mikroyapı özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Doğal elyaf katkıları, çevresel etkileri azaltmaya yönelik bir alternatif olarak ele alınmış ve farklı oranlarda (%4, %8 ve %16) katkılarla biyo-kompozitler üretilmiştir. Ek olarak, bu kompozitlere %5 oranında YYPE-g-MA uyumlaştırıcı eklenerek, bu malzemenin mekanik özellikler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Üretim sürecinde, çift vidalı laboratuvar tipi bir mikro-kompounder ile karışımlar hazırlanmış ve ardından mikro-enjeksiyon makinasında mekanik test numuneleri oluşturulmuştur. Mekanik testler sonucunda, doğal elyaf katkılarının mekanik özelliklere etkisi çeşitli parametrelerle analiz edilmiştir. Çekme mukavemeti, kopma mukavemeti, elastiklik modülü, kopma sırasındaki uzama yüzdesi, eğme mukavemeti, eğmedeki elastiklik modülü, darbe mukavemeti ve eğilme sırasında oluşan şekil değişimi gibi özellikler incelenmiştir. Sonuçlar, doğal elyaf katkı oranlarının artışının mekanik performanslarda belirgin iyileşmeler sağladığını göstermiştir. Örneğin, %16 oranında bambu elyaf takviyesi, çekme özelliklerinde önemli bir artış sağlamazken, eğme mukavemeti %26.5, eğmedeki elastiklik modülü %89.7 oranında artış göstermiştir. Buğday elyaf katkısında ise eğme mukavemeti %30.2, eğmedeki elastiklik modülü %91.5 oranında artmıştır. Mikroyapı analizlerinde taramalı elektron mikroskop (SEM) kullanılarak yapılan incelemeler, bambu ve buğday elyaf katkılarının polimer ana matris içinde homojen bir şekilde dağıldığını ancak matris ile katkılar arasında kısmi bağlanma olduğunu ortaya koymuştur. Bu bağlanma, mekanik özelliklerdeki iyileşmeyi sınırlayabilmektedir. Bununla birlikte, YYPE-g-MA uyumlaştırıcısının katkı malzemeleriyle polimer matrisi arasında daha güçlü bir bağlanma sağlayarak, biyo-kompozitlerin genel mekanik performansını artırdığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, bambu ve buğday elyaf katkılarıyla YYPE esaslı biyo-kompozitlerin çevre dostu ve sürdürülebilir mühendislik malzemeleri olarak kullanılabileceği görülmüştür. Bu doğal elyafların eğme dayanımı ve elastikiyet gibi özelliklere önemli katkılar sağladığı anlaşılmıştır. Ayrıca, uyumlaştırıcı kullanımıyla bu malzemelerin endüstriyel uygulamalardaki potansiyelinin artırılabileceği belirlenmiştir. Çalışma, doğal elyaf katkılı biyo-kompozitlerin hem mekanik performansını hem de sürdürülebilirliğini optimize etmeye yönelik önemli bulgular sunmaktadır. Bu bulgular, malzeme geliştirme alanında yeni fırsatlara da ışık tutmaktadır.
Özet (Çeviri)
The study investigates the mechanical and microstructural properties of bio-composites based on high-density polyethylene (HDPE) reinforced with natural fibres such as bamboo fibre and wheat fibre. Bio-composites were produced with different proportions of bamboo fibre and wheat fibre, namely 4%, 8%, and 16% by weight. Additionally, 5% of HDPE-g-MA compatibilizer was added to examine its effect on mechanical properties. The composite mixtures were prepared using a twin-screw laboratory micro-compounder, and then mechanical test samples were produced using a micro-injection machine. The mechanical properties of the produced composites, such as tensile strength, breaking strength, tensile modulus, and elongation at break, flexural strength, flexural modulus, deformation ratio, hardness, and impact strength were examined. The results indicated significant changes in the mechanical performance of the composites depending on the addition ratios of bamboo and wheat fibers. For the composite reinforced with 16% bamboo fibre, no significant increase was observed in tensile properties, while increases of 26.5% and 89.7% were observed in flexural strength and flexural modulus, respectively. In the case of wheat fibre reinforcement, flexural strength and flexural modulus increased by approximately 30.2% and 91.5%, respectively. Scanning electron microscopy images showed that the bamboo and wheat fibre bio-additives were homogeneously distributed in the polymer matrix, but the bonding between the matrix and the fibres was only partial. The HDPE-g-MA compatibilizer positively affected the mechanical properties of the bio-composites.
Benzer Tezler
- 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
- Biyo-reçine esaslı tekstil kompozitlerinin performans özelliklerinin incelenmesi
Investigation of performance characteristics of bio-resin based textile composites
SEMİH ÖZKÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İPEK YALÇIN ENİŞ
- Pamuk elyaf takviyeli biyo kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
An investigation of mechanical properties of cotton fiber reinforced bio composite materials
MUHAMMET ÇAĞRI AYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAPICI
- Doğal fiber takviyeli kompozitlerin üretimi, mekanik ve termal özelliklerinin tespiti
Manufacturing and determination of the mechanical and thermal properties of composites with natural fiber
UĞUR ÖZMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BUKET OKUTAN BABA
- A sustainable approach for thermoplastic composites withtailorable characteristics by thermokinetic hybridization of waste cellulose and vermiculite
Atık selüloz ve vermı̇külı̇tı̇n termokı̇netı̇k hı̇brı̇dizasyonu ı̇leözelleştı̇rı̇lebı̇lı̇r nı̇telı̇klere sahı̇p termoplastı̇k kompozı̇tlerı̇çı̇n sürdürülebı̇lı̇r yaklaşım
GİZEM SEMRA ARITÜRK
Doktora
İngilizce
2024
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ZİYA MENCELOĞLU