Poliamid-6 ile yüzeyi kaplanmış kenevir lifi takviyeli poliüretan kompozitlerin özelliklerinin araştırılması

Kompozitlerin darbe dayanımı, ozona dayanımı, korozyona dayanımı, termal iletkenliği, tasarım esnekliği, hafifliği ve üretim çeşitliliği potansiyeli gibi ayırt edici özellikleri tüm sektörlerde kullanımını günden güne arttırmaktadır. Kompozit ailesinin en fazla tercih edileni polimer matrisli kompozitler; havacılık ve uzay sanayii, otomotiv sektörü, inşaat ve altyapı sektörü, savunma sanayi, spor ekipmanları ev elektrik-elektronik sektöründe kullanılmaktadır. Polimer matrisli kompozitlerde takviye fazında doğal ve sentetik lifler tercih edilmekte ancak küresel ısınma, daha düşük karbon ayak izi, biyobozunurluk, düşük maliyet, iyi mekanik ve yalıtım özellikleri gibi parametreler sonucu son yıllarda doğal lifler üzerindeki çalışmalar artış göstermektedir. Bu çalışmada Poliüretan (PU) matris, çeşitli kullanım alanına ve üretim şekline sahip olmasının yanı sıra kimysallara dayanımı ve iyi mekanik özellikleri sebebiyle kullanılmıştır. Takviye fazında ise kenevir lifi hafifliği, yüksek mukavemet özelliği, tamamen doğada çözünebilir oluşu, düşük maliyetli üretimi sebebiyle tercih edilmiş; yüzeyi PA 6 kaplanarak matrise tutunması, su emme özelliği ve termal kararlılığı iyileştirilmiştir. Kompozit üretiminden önce kenevir liflerinin kaplama işlemi araştırılmıştır. SEM, FTIR, DSC ve TGA analizleri ile kaplama işleminin yüzeyi uygun şekilde kapladığı, liflerin yüzeylerinin düzleştiği ve termal olarak daha kararlı hale geldikleri görülmüştür. Yapılan çekme testi ile 1 mm çapında nozül kullanılan kaplama işleminin yüzeyde %137 kaplama birikmesine neden olduğu, kenevire oranla çekme mukavemetinin %12 - kopma uzamasının %42 düştüğü, elastik modülün ise %43 arttığı tespit edilmiştir. Kompozit üretiminde bu değerlere sahip lifler kalıba elle yatırılarak üzerine PU karışımı dökülmüştür. Karşılaştırmalar PU, Kenevir/PU ve PA 6-Kenevir/PU üzerinden yürütülmüştür. SEM analizi sonucunda kompozitlerin gözenekliliğinin PU'ya göre arttığı belirlenmiş olup kaplanan kenevir kullanımının daha az gözenekli yapı oluşturduğu görülmüştür. Yoğunluk değerleri PU için 1,070 g/cm3, Kenevir/PU için 0,855 g/cm3 ve PA 6-Kenevir/PU için 0,948 g/cm3 şeklinde bulunmuştur. Su absorpsiyonu testi sonucunda değerler PU %0,4, Kenevir/PU %1,85, PA 6-Kenevir/PU %1,65 şeklinde bulunmuştur. Oluşan gözenekli yapının getirisi olarak yoğunluğun düşmesi ve su absorpsiyonunun artması deneysel verilerle uyuşmaktadır. Uygulanan çekme testi sonucunda en yüksek mukavemet değeri 23,4 MPa ile PA 6-Kenevir/PU numunesinde, kopma uzaması %4,2 ile PU numunesinde, elastik modül ise 1057,2 MPa ile PA 6-Kenevir/PU numunesinde ölçülmüştür. 3-nokta eğme testinde maksimum gerilme 47,1 MPa ile PU numunesinde, maksimum uzama %6,5 ile PU numunesinde, elastik modül ise 1250,7 MPa ile PA 6-Kenevir/PU numunesinde ölçülmüştür. Mekanik testlerin gerilim-gerinim grafikleri incelendiğinde PA 6-Kenevir/PU kompozitinin sert yapıda olduğu görülmüştür. Elde edilen tüm sonuçlar ışığında daha hafif, daha sert, deforme olması zor olan ancak su emme potansiyeli yüksek kompozitlerin elde edilmesi; kullanım alanı olarak mobilya destek ünitesi, taşımada titreşim önleyici birimler ve spor ekipmanı iç destek dolgusu şeklinde değerlendirilebilir. Anahtar kelimeler: Kenevir, Lignoselülozik kompozit malzemeler, Poliüretan, Kompozit