Karbon dolgulu siklo-olefin kopolimer (COC) kompozitlerin elektriksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Karbon Dolgulu Siklo-olefin Kopolimer (COC) Kompozitlerin Elektriksel ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesiBu tez çalışmasında, farklı tipte karbon dolgular içeren siklo-olefin kopolimer (COC) esaslı kompozitler eriyik harmanlama yöntemiyle hazırlanmış ve elde edilen kompozitlerin mekanik özellikleri ve elektriksel iletkenlikleri incelenmiştir. Örneklerde, karbon siyahı, karbon elyaf, grafit ve genleştirilmiş grafit gibi farklı geometri ve fiziksel özelliklere sahip karbon dolgular kullanılmıştır. Farklı dolgu oranlarına sahip örnek serileri laboratuvar ölçekli çift vidalı ekstruderde hazırlanmış ve kompozitlerin elektriksel iletkenliklerindeki değişimler hem alternatif akım prensibiyle çalışan empedans spektroskopi cihazında, hemde doğru akım prensibiyle çalışan multimetrede ölçülmüştür. Örneklerin mekanik ve katı-hal viskoelastik özellikleri ise dinamik mekanik analiz (DMA) cihazında gerçekleştirilen testlerle incelenmiştir. Kompozitlerin iletkenlik testleriyle, dolgu tipi, geometrisi ve dolgu oranına bağlı olarak kompozit malzemelerin elektriksel iletkenlik değerleri incelenmiş ve elde edilen veriler ile polimer esaslı iletken kompozit malzemeler için önemli bir parametre olan kritik dolgu oranı (perkolasyon bileşimi) belirlenmiştir. Dinamik mekanik analiz cihazında gerçekleştirilen testlerle ise hazırlanan kompozitlerin modül, faz farkı gibi parametrelerin dolgu türü ve oranına göre değişimi incelenmiştir.Ayrıca, kullanılan dolguların ve bazı kompozitlerin morfolojik özellikleri, taramalı elektron mikroskobundaki (SEM) mikro-yapı incelemeleri ile belirlenmiştir.

Investigation of electrical and mechanical properties of cyclo-olefin copolymer (COC) composites reinforced with carbon based fillersIn this study, electrical conductivity and mechanical properties of cyclo-olefin copolymer (COC) based composites which were prepared with melt processing method and include various types of carbon fillers, were investigated. Several carbon-based fillers, with different geometry and physical properties, such as carbon black, carbon fiber, graphite and expanded graphite were used. Series of samples including various amounts of fillers were prepared in a lab-scale twin screw extruder and the electrical conductivity values of samples were measured with an impedance analyzer which works with alternative current (AC) and a multimeter that works with direct current (DC). Mechanical and solid-state viscoelastic properties of samples were investigated in a dynamic mechanical analyzer (DMA). The electrical conductivity properties of samples were studied by the conductivity tests depending on the geometry and physical properties of fillers and amount in the composition. Conductivity data were quantified to determine percolation threshold which is a critical physical parameter for the polymer based conductive composites. Variation in mechanical parameters such as modulus, phase angle depending on the geometry and physical properties of fillers and amount in the composition were investigated in detail by the DMA tests.Furthermore, morphological properties of the fillers and some composites were characterized by microstructural investigation in a field emission gun scanning electron microscope (SEM)