Polimer matrisli kompozitlerin nanopartikül takviyesi ile mekanik özelliklerinin gelişiminin araştırılması

Abstract

Polimer matrisli kompozit üretiminde ticari uygulamalarda yaygın olarak termoset reçineler kullanılmaktadır. Ancak bu ürünlerin geri dönüşümünün olmaması ve şekillendirme kabiliyetlerinin düşük olması dezavantaj yaratmaktadır. Bu sebeple de son yıllarda termoplastik matrisli kompozitler üzerine ticari uygulamalar başlamıştır. Dolayısıyla, akademik birçok çalışma da konu üzerine yapılmaktadır. Bu çalışmalarda ise takviye elemanı olarak nano partiküller ön plana çıkmaktadır. Karbon nanotüp ve grafen ise son yıllarda popüler hale gelen önemli nano malzemelerdir. Polimer içerisine takviye edildiklerinde mekanik ve elektriksel özellikler üzerinde ciddi artışlara neden olmaktadırlar.Bu tez çalışmasında polietilen matrisli grafen (GNP), karbon nanotüp (CNT) takviyeli nano kompozitler basınçlı kalıplama yöntemiyle üretilmiştir. Polietilen matris içerisine %1 GNP, %1 CNT ve %0,5 CNT-% 0,5 GNP takviye edilerek bu karbon nano partiküllerin ayrı ayrı ve bir arada olarak mekanik özelliklere olan etkisi karşılaştırılmıştır. Bu bağlamda üretilen numunelere çekme testi, sertlik testi ve aşınma testi uygulanmıştır. Fiziksel özellikleri incelemek amacıyla ise yoğunluk testi gerçekleştirilmiştir. Kırık yüzey ve aşınma yüzeyleri ise SEM analizi ile incelenmiştir.Sonuç olarak, grafenin polietilen malzeme içerisinde daha homojen dağıldığı ve bu sebeple de CNT içeren numunelere göre mekanik özellikler üzerinde daha olumlu etkiye sahip olduğu gözlemlenmiştir.

Thermoset resins are widely used in the production of polymer matrix composites in commercial applications. But it occurs disadvantages as because of both there is no recycling of these products and low forming capabilities. That's why commercial applications have started on thermoplastic matrix composites in recent years. Therefore, many academic studies are also focus on this subject. Especially nano particles stand out in these kind of studies. Carbon nanotube and graphene are important nano materials that have also become popular in recent years. When reinforced into polymer, they cause serious increases in mechanical and electrical properties.In this thesis study, nano composites produced by pressurized forming method as polyethylene matrix graphene (GNP), strengthed with carbon nanotube (CNT). By adding %1GNP, %1CNT and %0,5CNT- %0,5GNP into polyethylene matrix, the effect of these carbon nano particles on the mechanical properties compared both separately and together. Tensile test, hardness test and wear test applied to the samples produced in this context. In order to examine the physical properties, there also performed density test. Fracture surfaces and wear surfaces were examined by SEM analysis.As a result, it has been observed that graphene is more homogeneously distributed in polyethylene material and has a more positive effect on mechanical properties according to samples containing CNT.