Düşük sıcaklıkta yüksek darbe dayanımına sahip cam ve karbon elyaf takviyeli iletken poliamid 6 ve poliamid 66 karışımlarının hazırlanması

Abstract

Poliamidler, mühendislik polimerleri içinde birçok farklı uygulamada kullanılırlar. Poliamidlerin en karakteristik özellikleri; yıpranmaya ve aşınmaya karşı dirençli olmaları, yüksek sıcaklıklarda bile iyi mekanik özelliklere, düşük gaz geçirgenliğine sahip olmaları ve kimyasallara karşı dirençli olmalarıdır. Bazı uygulamalarda cam parçacıklar ya da elyaflarla güçlendirilen poliamid kompozitler, daha yüksek yapısal mukavemet, darbe dayanımı ve sertlik sunarlar. En çok kullanılan poliamid olan poliamid 6 ve poliamid 6,6 benzer özelliklere sahip olsalar da farklı erime noktasına sahiptirler (poliamid 6- 223°C, poliamid 6,6′-255°C). Poliamidler genellikle tamamen yalıtkan malzemelerdir. Yapılan çalışma hali hazırda otomotivden elektroniğe kadar birçok sektörde kullanılabilen elyaf takviyeli poliamid esaslı iletken polimer kompozit malzeme teknolojilerine yöneliktir. İletken polimerler günümüzde yaygın bir kullanım alanı bulmakla birlikte bu alanda yeni ve özgün çalışmalarla birlikte daha da yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada standart tip iletken, yarı iletken ve antistatik özellikli temel ürün grupları yerine otomotiv endüstrisi, dişli ve mil uygulamaları başta olmak üzere polimer malzemeler açısından zorlayıcı koşullarda da yüksek darbe dayanımı gösterebilecek ve iletkenlik özelliğini koruyabilecek, kompozit yapılı bir malzemenin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda polimer malzeme olarak yüksek mukavemet için poliamid (PA) ve elektrik iletkenliğini sağlamak içinde karbon siyahı, grafit, karbon elyaf ve geri dönüştürülmüş karbon elyaf kullanılmıştır. Standart tip uygulamalardan farklı olarak elde edilen kompozitler düşük sıcaklıklarda da (-40oC) yüksek darbe dayanımı göstermiştir. Çift vidalı ekstrüder ile gerekli karışım hazırlandı ve enjeksiyon ile gerekli test plakaları basıldı. Malzemelerin mekanik özellikleri çekme-kopma testi ve darbe testi ile incelendi. Çalışmada en yüksek elastisite modülü ve kopma mukavemeti değerleri %30 karbon elyaf ilavesi ile elde edildi. -40 oC'de ölçülen darbe değerlerinde en iyi sonuç %30 cam elyaf ve %10 grafit kombinasyonu ile hazırlanan karışımda sağlandı. Elektrik iletkenliği için karışımların yüzey direnci Kethyle marka cihaz ile ölçüldü. İletkenlik için gerekli olan en düşük yüzey direnci değeri 10² ohm olarak %30 karbon elyaf ilavesinde görüldü.

Synthetic polyamides, among the engineering plastics, are used in many applications. The main characteristics of polyamides are high abrasion resistance, good mechanical properties even at high temperatures, low gas permeability and chemical stability. In some applications, nylon composites reinforced with glass particles or fibers and show higher structural resistance, impact resistance and hardness. Although the most used polyamides, polyamide 6 and polyamide 6,6 exhibit similar properties, they have different melting points (polyamide 6- 223°C, polyamide 6,6′-255°C). In general, polyamides are completely insulators. The present work aims at conducting polymer composites technology based on fiber-reinforced polyamides, which are used from automotive industry to electronics. While conducting polymers are used widely recently, it becomes more widespread with new and unique works. In this work, our purpose was to develop a material, which can show high impact resistance and conductivity even at very hard conditions for polymeric materials, such as gear and mile application instead of standard type conductors, semiconductors and antistatic materials. In this scope, polyamide (PA) was used as a high strength polymer material. Carbon black, graphite, carbon fiber, and recycled carbon fibers were used to provide electrical conductivity. Composites obtained differently from standard type applications showed high impact resistance at low temperatures (-40oC). The required mixture was prepared with double screw extruder and the required test plates were molded by injection. Mechanical properties of materials have been studied by tensile test and impact test. In the study, the highest elasticity module and the tensile strength at break values were obtained with 30% carbon fiber addition. The best result was measured in the mixture prepared with a combination of 30% glass fiber and 10% graphite at -40oC. For electrical conductivity, surface resistance of the mixtures is measured by the Kethyle brand device. The lowest surface resistance required for conductivity was seen in the addition of 30% carbon fiber as 10² ohms.