Yüzey işlemlerinin ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen fiber/doymamış poliester reçine kompozitlerinin özelliklerinin üzerine etkisi
The effect of surface treatments on the properties of ultra-high molecular weight polyethylene fiber/unsaturated polyester resin composites
- Tez No: 936549
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET ARİF KAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Polimer kompozitler, hafiflik, dayanıklılık ve esneklik gibi avantajları sayesinde pek çok endüstride vazgeçilmez bir malzeme türü haline gelmiştir. Bu malzemeler, metal, ahşap ve seramik gibi geleneksel materyallerin yerine geçmekle kalmayıp, bu materyallere kıyasla daha düşük maliyet ve çevre dostu özellikler sunar. Polimerlerin içine takviye edici malzemelerin eklenmesiyle elde edilen kompozitler, mekanik dayanım, kimyasal direnç ve termal kararlılık gibi özellikleri iyileştirerek daha geniş bir kullanım alanına hitap eder. Lif veya parçacık formundaki takviye malzemeleri, kompozitlerin performansını artırmak için sıklıkla tercih edilmektedir. Özellikle yüksek performanslı polimer kompozitler, havacılık, otomotiv, sağlık ve yapı malzemeleri gibi zorlu uygulamalarda önemli bir pazar payına sahiptir.Bu bağlamda, ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (UHMWPE) fiberlerin, doymamış poliester reçine ile takviyeli kompozitlerde kullanımı, malzemelerin mekanik ve kimyasal özelliklerini daha da iyileştirmek adına önemli bir potansiyele sahiptir. Tez çalışmasında, ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (UHMWPE) fiberler, doymamış poliester reçine ile takviye edilerek kompozit malzemeler hazırlanmıştır. UHMWPE fiberlerin zayıf arayüzey yapışma özelliklerini iyileştirmek amacıyla çeşitli yüzey modifikasyon teknikleri uygulanmıştır. 'Islak' kimyasal ve 'kuru' teknikler kullanılarak modifiye edilen UHMWPE fiberler, poliester matris ile homojen şekilde birleştirilmiş ve elde edilen kompozitlerin mekanik performansı detaylı bir şekilde incelenmiştir. Uygulanan yüzey modifikasyon işlemleri, fiber-matris arayüz bağlanmasını iyileştirerek kopma mukavemeti, elastik modül, darbe dayanımı ve eğilme mukavemeti gibi özellikleri geliştirmiştir. Örneğin, %15 oranında yüzeyi modifiye edilmemiş fiber içeren kompozitlerde kopma mukavemeti %38 oranında azalmıştır. Buna karşılık, kromik asit ile 4 saat yüzey modifikasyonu yapılan %15 fiber içeriğine sahip kompozitlerde kopma mukavemetinde %29 artış sağlanmıştır. Korona işlemi uygulanan %15 fiber içeriğine sahip kompozitlerde ise kopma mukavemeti %7,7 oranında artmıştır. Ancak işlem sayısının artması kopma mukavemetini olumsuz etkilemiştir. Silan kaplama yöntemiyle modifiye edilmiş %5 fiber içeriğine sahip kompozitlerde elastik modül %53 oranında artırılmıştır. Korona işlemi ile modifiye edilen fiberlerin ağırlıkça %15 ilavesiyle üretilen poliester kompozitlerde, elastik modülde %90 artış gözlenmiş ancak kopma uzamasında %21 düşüş meydana gelmiştir. Bu, yüzey modifikasyonunun esnekliği azaltan bir etki yarattığını göstermektedir. Yüksek fiber oranlarında homojen dağılım sağlanamaması, fiberlerin kümelenmesi nedeniyle kopma mukavemeti ve esneklik üzerinde olumsuz etkiler yaratmıştır. Bu çalışma, yüzey modifikasyon tekniklerinin UHMWPE fiberlerin yüzey özelliklerini geliştirmede ve kompozitlerin mekanik dayanımını artırmada önemli bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Modifikasyon süreleri, fiber oranları ve yüzey işlemleri optimize edilerek yüksek elastik modül, eğilme direnci ve kopma mukavemeti sunan kompozitler üretilebileceği belirlenmiştir. Düşük maliyetli ve uygulanabilir yöntemlerle geliştirilmiş bu kompozitler, sanayide daha az gevrek, yüksek dayanımlı ve katma değeri yüksek malzemelerin üretimine katkı sağlamaktadır. Çalışma, literatüre, yüksek performanslı polimer kompozitlerin geliştirilmesi için rehber olabilecek bulgular sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Polymer composites have become an indispensable material in many industries due to their advantages such as lightness, durability, and flexibility. These materials not only replace traditional materials such as metal, wood, and ceramics but also offer lower costs and environmentally friendly properties. The addition of reinforcing materials into polymers enhances mechanical strength, chemical resistance, and thermal stability, expanding their application areas. Fiber- or particle-based reinforcement materials are widely preferred to improve composite performance. Particularly, high-performance polymer composites hold a significant market share in demanding applications such as aerospace, automotive, healthcare, and construction. In this context, the use of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers in unsaturated polyester resin-reinforced composites presents a significant potential for improving mechanical and chemical properties. In this study, UHMWPE fibers were reinforced with unsaturated polyester resin to fabricate composite materials. Various surface modification techniques were applied to improve the weak interfacial adhesion properties of UHMWPE fibers. Both“wet”chemical and“dry”techniques were used to modify the UHMWPE fibers, which were then homogeneously integrated into the polyester matrix. The mechanical performance of the obtained composites was examined in detail. Applied surface modification processes enhanced fiber-matrix interfacial bonding, improving properties such as tensile strength, elastic modulus, impact resistance, and flexural strength. For instance, composites containing 15% unmodified fibers exhibited a 38% reduction in tensile strength due to insufficient fiber-matrix interaction. In contrast, composites with 15% fiber content subjected to 4-hour chromic acid surface modification showed a 29% increase in tensile strength. Corona treatment applied to 15% fiber-reinforced composites resulted in a 7.7% increase in tensile strength, although excessive treatment negatively affected it. The silane coating method increased the elastic modulus by 53% in composites with 5% fiber content. Composites containing 15% corona-treated fibers showed a 90% increase in elastic modulus, but a 21% decrease in elongation at break, indicating that surface modification reduced flexibility. At high fiber contents, inadequate homogeneous distribution and fiber agglomeration negatively affected tensile strength and flexibility. This study demonstrates that surface modification techniques play a crucial role in enhancing the surface properties of UHMWPE fibers and improving the mechanical strength of composites. By optimizing modification durations, fiber contents, and surface treatments, it is possible to produce composites with high elastic modulus, flexural strength, and tensile resistance. These cost-effective and applicable methods contribute to the production of high-strength, less brittle, and high-value-added materials for industrial applications. The study provides valuable insights into the development of high-performance polymer composites in the literature.
Benzer Tezler
- Grafen esaslı kompozit kaplamaların korozyon ve aşınma özellikleri
Corrosion and wear properties of graphene based composite coatings
KUBİLAY KILIÇÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET UYSAL
- Yüksek basınç altındaki hidrolik silindirlerin yorulma performanslarının iyileştirilmesi
Improvement of the fatigue performance of hydraulic cylinders under high pressure
MEVLÜT AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEVLÜT TÜRKÖZ
- Talaşlı imalat ve aşındırıcılı su jeti işlemlerinin kompozit balistik malzemeler üzerinde karşılaştırmalı deneysel çalışması ve eniyilenmesi
Comparative experimental study and opti̇mi̇zation of machining and abrasive water jet process on composite balistic materials
EMRE DOĞANKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKKI ÖZGÜR ÜNVER
- CAD/CAM sistemleriyle üretilmiş iki yarı saydam, monolitik zirkonya restorasyonun klinik uyumlama prosedürlerinin materyalin optik ve mekanik özelliklerine etkilerinin değerlendirilmesi
Evaluation of the effects of clinical adaptationprocedures of two translucent, monolithic zirconium restoration manufacturedwith the use of CAD/CAM systems on the optical and mechanical properties of thematerial
CANSU TOR
Doktora
Türkçe
2022
Diş HekimliğiBiruni ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİP DENİZOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİN ORKUN OLCAY
- İlaç üretim sektöründe iş sağlığı ve güvenliği risk değerlendirmesi üzerine bir araştırma
A research on occupational health and safety risk assessment in pharmaceutical production sector
FATMA DEMİRCAN YILDIRIM
Doktora
Türkçe
2021
Eczacılık ve Farmakolojiİstanbul Ticaret Üniversitesiİş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL EKMEKCİ