Polieter eter keton (PEEK) esaslı polimer kompozitlerin hazırlanması ve özelliklerinin geliştirilmesi
Preparation of polyether ether ketone (PEEK) based polymer composites and improving their properties
- Tez No: 942894
- Danışmanlar: PROF. DR. HANDE ÇELEBİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Bu çalışmada, havacılık uygulamalarında kullanılmak üzere karbon kumaş (CF) takviyeli polieter eter keton (PEEK) kompozitleri geliştirilmiştir. Karbon fiberlerin düşük yüzey enerjisi ve PEEK matris ile zayıf arayüz bağlantısı sebebiyle karbon kumaşlar nitrik asit, Meldrum asidi ve polieterimid-silika (PEI-SiO2) nanofiberleri ile modifiye edilmiştir. PEEK filmleri ve modifiye edilmiş CF'ler öncelikle 3 katmanlı numuneler halinde üretilerek çekme testi sonuçları değerlendirilmiş ve CF modifikasyon işlemlerine elektroeğirme yöntemiyle PEI-SiO2 yüzey kaplaması ile devam edilmiştir. 13 katmanlı olarak sıcak preste baskılı kalıplama yöntemiyle hazırlanan kompozitlerin mekanik ve kimyasal özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile kompozitlerin morfolojisi, X-Işınları Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve Fourier-Dönüşüm İnfrared Spektroskopisi (FTIR) ile kimyasal yapı analizi, dinamik mekanik analiz (DMA) ile mekanik özelliklerin sıcaklıkla değişimi incelenmiştir. Tabakalar arası kayma mukavemeti testi (ILSS) ile kompozitlerin katmanlar arası adhezyonunun CF modifikasyonları ile değişimi incelenmiştir. Çekme testi, 3 nokta eğme testi ve darbe dayanımı testiyle kompozitlerin mekanik özellikleri, Termogravimetrik Analiz (TGA) ile kompozitlerin termal kararlılığı ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) ile kompozitlerin erime ve kristallenme davranışı incelenmiştir. Silika katkılı PEI modifiyeli, elektroeğirme ve baskılı kalıplama yöntemiyle üretilen PEEK-CF kompozitlerinin yüksek çekme dayanımı ve depolama modülüne, aynı zamanda yüksek darbe ve ILSS dayanımına ve kristallenme derecesine sahip olduğu görülmüştür. Sonuçlar, modifiye edilmiş CF'lerle üretilen kompozitlerin iyileştirilmiş arayüz bağlanması sayesinde PEEK'in mekanik dayanıklılığını önemli ölçüde artırdığını ve termal kararlılığını koruduğunu göstermektedir. Bu çalışma, PEEK-CF kompozitlerin havacılık uygulamalarında potansiyel kullanımlarını genişletmek için önemli bir adım olarak değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, carbon fabric (CF)-reinforced polyether ether ketone (PEEK) composites were developed for use in aerospace applications. Due to the low surface energy of carbon fibers and their weak interfacial bonding with the PEEK matrix, the carbon fabrics were modified using nitric acid, Meldrum's acid, and polyetherimide-silica (PEI-SiO2) nanofibers. Surface coating with PEI-SiO₂ nanofibers via electrospinning was subsequently applied to the CFs. The mechanical and chemical properties of the composites, produced with 13 layers via compression molding, were comprehensively examined. The morphology of the composites was investigated using Scanning Electron Microscopy (SEM), while their chemical structures were analyzed by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The temperature-dependent mechanical properties were measured using Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The variation in interlaminar adhesion due to CF modifications was investigated through Interlaminar Shear Strength (ILSS) tests. Mechanical properties were further assessed through tensile, three-point bending, and impact tests. Thermal stability was examined using Thermogravimetric Analysis (TGA), and melting/crystallization behaviors were studied using Differential Scanning Calorimetry (DSC). PEEK-CF composites reinforced with silica-modified PEI, produced via electrospinning and compression molding, exhibited high tensile strength and storage modulus, as well as superior impact resistance, interlaminar shear strength (ILSS), and degree of crystallinity. The results indicate that the modified CFs significantly improve the interfacial bonding within the composite, thereby enhancing the mechanical strength of PEEK while maintaining its thermal stability. This study represents a significant step toward broadening the potential applications of PEEK-CF composites in the aerospace industry.
Benzer Tezler
- Peek matrisli kompozitlerin nano malzemeler ile mekanik performansının iyileştirilmesi
Improving the mechanical performance of peek matrix composites with nano additives
SELAHATTİN BERAT BIRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CİHAN KABOĞLU
DOÇ. DR. YAHYA ÖZ
- Improving the joining performance of carbon fiber/PEEK based thermoplastic composites with laser surface treatment
Karbon fiber/ PEEK esaslı termoplastik kompozitlerin birleşim performansının lazer yüzey işlem ile artırılması
CEREN TÜRKDOĞAN DAMAR
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN TANOĞLU
- The investigation of advanced thermoplastic composite materials in aerospace applications
Havacılık uygulamalarında ileri termoplastik kompozit malzemelerin geliştirilmesi
ZELAL YAVUZ
Doktora
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve Teknolojisiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRAH ÖZENSOY
DR. DÖNÜŞ TUNCEL
- Development of hexagonal boron nitride reinforced thermoplastic composites for advanced thermal management with multi-processing techniques
Çoklu işleme teknikleri ile ileri ısıl yönetim için hekzagonal bor nitrür takviyeli termoplastik kompozitlerin geliştirilmesi
SAHER GUL
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Yüksek sıcaklık uygulamaları için polimer matrisli kompozit malzeme üretimi
Production of polymer matrix composite material for high temperature applications
SİMAY OCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLVEN MUTLU