Karbon elyaf takviyeli yüksek yoğunluklu polietilenin ısıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Günümüzde elyaf takviyeli polimer matrisli kompozitlerin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Elyaf takviyesi olarak en çok kullanılan cam elyaf yerini karbon elyaf takviyesine bırakmaktadır. Karbon elyaf diğer tüm elyaflar arasındaki en önemli özelliği yüksek çekme direnci ve elastik modülüdür. Matris malzemesi olarak ise en çok kullanılan termoset matrisler yerini termoplastik matrislere bırakmaktadır. Termoplastik matrislerin termoset matrislere göre en önemli özelliği geri dönüştürülebilir ve hammaddelerinin raf ömrünün daha uzun olmasıdır. Bu çalışmada matris malzemesi olarak termoplastikler arasında en çok kullanılanlardan biri olan yüksek yoğunluklu polietilen seçilmiştir. Takviye malzemesi olarak seçilen karbon elyaf ise kesikli olarak kullanılmıştır. Seçilen yüksek yoğunluklu polietilen matrise karbon elyaf ağırlıkça değişik yüzdelerde takviye edilmiştir. Tez çalışmasında karbon elyaf takviyeli yüksek yoğunluklu polietilenin ısıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla malzemeler ekstrüzyonla harmanlama ve enjeksiyonla kalıplama teknikleriyle kompozit haline getirilmiştir. Hazırlanan kompozit numunelerin mekanik karakterizasyonu için darbe, sertlik ve çekme testleri yapılmıştır. Kompozit numunelerin ısıl özelliklerin belirlenmesi için diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve yüzeylerinin karakterizasyonu için ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Karbon elyaf polimerik matrise ağırlıkça % 5, 10, 15 ve 20 olmak üzere 4 farklı oranda takviye edilmiştir. Ayrıca karşılaştırma esaslı olması için cam elyafta polimerik matrise ağırlıkça % 10 ve 20 olmak üzere 2 farklı oranda takviye edilmiştir. Ağırlıkça karbon elyaf miktarının artmasıyla sertlik, darbe direnci ve elastik modülü değerlerinde paralel bir artış, kopma uzaması değerlerinde ise paralel olarak bir azalış gözlenmiştir. Ağırlıkça karbon elyaf takviyesinin artması ise DSC sonuçlarını pek fazla etkilemediği gözlenmiştir. SEM görüntülerine bakılacak olursa da matris ile elyaf arasında yapışmanın çok iyi olmadığını görülmektedir. Çekme testleri sonucunda çekme direncinin elastik modülü kadar etkilenmediği gözlenmiştir. Bunun sebebi olarak ise elastik modülünün karbon elyaf takviye oranına bağlı olduğu, ancak çekme direncinin ise karbon elyaf takviye oranından ziyade son elyaf boyundan daha çok etkilendiği belirtilmiştir. Yapılan araştırmalarda elyaf takviyesinin artmasıyla bahsedilen son elyaf boyunun daha da kısaldığı bulunmuştur. Ayrıca karbon elyaf takviyesinin cam elyaf takviyesine oranla son elyaf boyunu daha da kısalttığı bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: YYPE, karbon elyaf, karakterizasyon, kompozit