78
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Sıkıştırmalı kalıplama yöntemi ile PLA esaslı polimerik kompozit köpüklerinin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Büyük çoğunluğu fosil yakıtlardan üretilen polimerler, kullanım ömürlerini tamamladıktan sonra bozunmaya uğramadıkları çevre ortamlarında atık haline gelmekte, her yeni hammadde üretim sürecinde gerek çevreye verilen zarar, gerekse sınırlı fosil yakıt kaynaklarının tüketimi bakımından benzer süreçler tekrarlanmaktadır. Ortaya çıkan bu kısır döngü son yıllarda yenilenebilir kaynaklardan elde edilen çevreci, biyo esaslı ve biyobozunur polimerlere ağırlık verilmesine neden olmuştur. Biyopolimerler, biyouyumlulukları ve biyobozunurlukları sebebiyle başlangıçta sadece biyomedikal uygulamalarda kullanım alanı bulsalar da yapılan çalışmalarla daha iyi anlaşılmaya başlanan fiziksel ve mekanik davranışları sebebiyle otomotiv uygulamalarında da petrol esaslı polimerlere alternatif olarak değerlendirilmeye başlanmıştır. Polilaktik asit (PLA), son yıllarda pek çok uygulama alanında kullanılabilirliği incelenen yüksek çekme dayanımı ve sertliği, kolay işlenebilirliği ile geleneksel petrol esaslı polimerler ile kıyaslanabilir özelliklere sahip olan alifatik bir polyesterdir. PLA kendisine avantaj sağlayan özelliklerinin yanı sıra yüksek maliyet, düşük tokluk, düşük ısıl direnç ve düşük kristalizasyon hızı gibi sınırlayıcı bir takım özelliklere de sahiptir. Ancak yapılan çalışmalarda bu sınırlamaların farklı polimerlerin, dolgu ve katkı sistemlerinin kullanılabildiği kompozit karışımların hazırlanmasıyla giderilebildiği görülmüştür. Literatür çalışmaları incelendiğinde özellikle otomotiv sektörü için önemli olan hafiflik ve karbon dioksit (CO2) emisyonu sınırlamaları sonucunda çalışmalarına ağırlık verilen köpük malzeme üretimlerinin biyopolimerler için de araştırılan ve üzerinde çalışılan bir alan olduğu, bu konuda hem fiziksel hem kimyasal köpürtme ajanları ile gerçekleştirilen çalışmalara son yıllarda ağırlık verildiği görülmektedir. Bu tez çalışmasında, otomotiv sektöründe kullanılabilecek hafif, çevreci, yüksek performanslı PLA esaslı polimerik kompozit köpüklerinin çift vidalı ekstrüder ve sıkıştırmalı kalıplama yöntemleri kullanılarak geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, PLA ile birlikte poliamid 6 (PA6) ve polipropilen (PP) polimerleri kullanılarak, ilk aşamada polimer oranlarının belirlenmesi amacıyla 20:80, 30:70, 40:60 ve 70:30 oranlarında polimerik kompozit yapılar hazırlanmıştır. Sıkıştırmalı kalıplama yöntemi kullanılarak hazırlanan bu kompozit yapıların fiziksel, termal, mekanik ve morfolojik özellikleri ve bu özelliklerdeki değişimler incelenip en uygun polimer oranlarına karar verilmiştir. PLA/PP ve PLA/PA6 karışımları için en uygun polimer oranının 30:70 olduğu belirlenmiş, bu aşamadan sonraki çalışmalara bu oranlar ile hazırlanan karışımların kullanılarak devam edilmesi kararlaştırılmıştır. Ancak kimyasal köpürtücü ajan ve uyumlaştırıcı ajanın etkilerinin daha iyi anlaşılabilmesi için 30:70 oranı ile birlikte 70:30 oranı ile de çalışılmasına karar verilmiştir. Bu çalışmanın ikinci aşamasında, kimyasal köpürtücü ajan oranının belirlenmesi amacıyla ağırlıkça %1, %1,5 ve %2 oranlarında kimyasal köpürtücü ajan kullanılarak çift vidalı ekstrüder ve sıkıştırmalı kalıplama yöntemleri ile polimerik köpük yapılar hazırlanmıştır ve elde edilen numunelerin fiziksel, termal, mekanik ve morfolojik özellikleri ve kimyasal köpürtücü ajan oranına bağlı olarak bu özelliklerdeki değişimler değerlendirilmiştir. En uygun kimyasal köpürtücü ajan oranı PLA/PP ve PLA/PA6 karışımları için %1,5 olarak bulunmuştur. Son aşamada ise, köpürtülmüş ikili polimer sistemlerinde uyumsuzluğu gidermek amacıyla polimer oranları ve kimyasal köpürtücü ajan oranları belirlenen yapılar için son olarak en uygun uyumlaştırıcı ajan oranının belirlenmesi için çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Uyumlaştırıcı ajan kullanımının fiziksel, termal, mekanik ve morfolojik özellikler üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi amacıyla ağırlıkça %1, %3 ve %5 oranlarında uyumlaştırıcı ajan içeren PLA/PP ve PLA/PA6 karışımları hazırlanarak analizleri gerçekleştirilmiştir. Köpük yapıdaki PLA/PP karışımları için en uygun uyumlaştırıcı ajan oranı ağırlıkça %1 olarak belirlenirken, bu oran köpük yapıdaki PLA/PA6 karışımları için ağırlıkça %3 olarak belirlenmiştir.
Seçilmiş polimerik otomotiv dış malzemeleri bazında hızlı yaşlandırmalar ve Türkiye'de doğal yaşlandırma arasındaki korelasyonun araştırılması
Bu tez çalışmasında otomotiv dış malzemesi olarak seçilen PMMA, ABS+ASA ve ABS yüzeyli malzemelerin Türkiye'de Bursa ilinde ilk kez doğal ortamda yaşlandırılması ve hızlandırılmış yaşlandırma metotları olarak seçilen ksenon ark lambalı ve ultraviyole lambalı metotlar ile yaşlandırılması sonucunda elde edilen numunelerin moleküler ve makromoleküler analizleri ile kopma mukavemeti ve uzama değerlerinin, renk ve parlaklık özelliklerinin tespiti ile yaşlandırma metotları arasındaki korelasyonun araştırılması amaçlanmıştır. Doğal ortamda yaşlandırma test düzeneği Türkiye'de ilk kez EN ISO 877-1 standardına uygun olarak bu tez çalışması kapsamındanda Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu Bursa Test ve Analiz Laboratuvarı (TÜBİTAK BUTAL)'nda kurulmuştur. 11 Kasım 2019 - 11 Kasım 2020 tarihleri arasında bir yıl süreyle doğal yaşlandırma testi gerçekleştirilmiştir. Yaklaşık olarak iki aylık periyotlarda numuneler alınmış olup toplamda altı seri numune elde edilmiştir. Ksenon ark lambalı hızlandırılmış yaşlandırma, EN ISO 4892-2 (Metot A, çevrim no: 4) standardı koşullarında toplamda 1920 saat olarak gerçekleştirilmiştir. 330 saatlik periyotlarda altı seri numune elde edilmiştir. Ultraviyole lambalı hızlandırılmış yaşlandırma, EN ISO 4892-3 (Metot A, çevrim no: 4) standardı koşullarında toplamda 1512 saat olarak gerçekleştirilmiştir. 252 saatlik periyotlarda altı seri numune elde edilmiştir. Yaşlandırma metodunun moleküler yapıdaki değişiklik üzerine etkileri FTIR analizleri ile, ısıl bozunma farlılıkları üzerine etkileri TGA analizleri ile belirlenmiştir. Polimer yüzey özelliği olan renk ve parlaklık özelliklerindeki değişim bazında polimerlerin yaşlanma dayanımları tespit edilmiştir. Yaşlandırmanın polimerlerin performans parametresi üzerine etkisi kopma mukavemeti testi ile tespit edilmiştir. Tüm değerlendirme parametreleri bazında ve tüm yaşlandırma metotlarında PMMA istatiksel olarak kayda değer bir değişime uğramazken ABS+ASA ve ABS numunelerinde önemli sayılabilecek değişimlerin olduğu gözlemlenmiştir. PMMA polimerindeki en büyük değişim kopma uzamasında olmuş olup bu değişimin katmanlı yapıdaki PMMA harici tabakadan kaynaklandığı belirlenmiştir. PMMA numunelerinin yüzey görünümlerinde, moleküler yapı ve bozunma davranışında fark edilir bir değişim tespit edilmemiştir. ABS+ASA ve ABS malzemelerinin her üç yaşlandırma ortamından da etkilendiği ve tüm değerlendirme parametreleri bazında özellik değişimine uğradığı görülmüştür. Her iki polimerin de benzer yaşlanma davranışı gösterdiği tespit edilmiştir. FTIR ile yapılan moleküler yapıdaki değişim analizinde fotooksidatif bozunma sonucunda 1600 – 1800 cm-1'deki karbonil ve 3000 – 3400 cm-1'deki hidroksil titreşimlerine ait yeni absorpsiyon bantlarının oluştuğu ve vinil yapıdaki pik şiddetlerinin azaldığı görülmüştür. FTIR spektrumundaki bu farklılık her iki polimer malzemenin de moleküler bazda benzer bozunmaya maruz kaldığı bilgisini vermektedir. Moleküler yapıdaki bu bozunma durumu TGA analizi ile de termal bozunmadaki davranış farklılığı olarak ölçülmüştür. Moleküler bazdaki bozunmayı oluşturan yaşlanma süresinin artması (maruz kalınan ışıma miktarının da artması) numunelerin ısı altındaki bozunmasının hızlanmasını sağlamıştır. Renk ölçümünde yüzey özelliklerinin önemli olduğu ve yüzey dokusundaki değişimlerin spektrofotometre ile tespit edilemediği bu nedenle, renk farkı değerlendirmesinin görsel renk değerlendirme ile yapılmasının uygun olduğu bulunmuştur. Her iki numunenin de yüzeylerinde renk değişimi ve parlaklık azalması görülmüştür. Tüm veriler birlikte değerlendirildiğinde PMMA'nın her üç yaşlandırma metodundan da etkilenmediği ancak ABS+ASA ve ABS numunelerinin büyük ölçüde etkilendiği, en fazla etkilenen polimerin ABS+ASA olduğu, en yıkıcı yaşlandırma metodunun ise ultraviyole lamba ile hızlandırılmış yaşlandırma olduğu ve doğal yaşlandırmanın diğer iki metoda nazaran daha hafif az hasar veren bir metot olduğu tespit edilmiştir. Yaşlandırma metotları arasında kopma mukavemeti, parlaklık ve gri skala ile renk farkı değerlendirmesi parametreleri bazında korelasyonun olduğu ve regresyon bazlı yapılan eğri tahminlemesindeki R2 katsayısının yüksek olduğu bulunmuştur. En yüksek R2 değeri, parlaklık parametresinde oluşmuştur. Tüm verilerin birlikte değerlendirildiği korelasyon analizinde, tek tek parametreler bazında yapılan korelasyon analizlerindekinden daha yüksek bir korelasyon katsayısı elde edilmiştir. Bu çalışma sonucunda bazı parametreler bazında yaşlandırma metotları arasında korelasyon yapılabileceği ve bir metoda göre yapılan yaşlandırma sonuçlarının diğer metotlara dönüştürülebileceği anlaşılmıştır. Bu tespit doğrultusunda, malzemelerin doğal ortamda yaşlanma sürelerinin tahminlemesinin, laboratuvar koşullarında yapılan yaşlandırma test sonuçlarının çalışma kapsamında elde edilen denklemleri kullanılarak yapılabileceği sonucuna varılmıştır.
Analitik cihazlar ile PP/PE karışım oranlarının tespit edilmesine yönelik analiz metodu geliştirilmesi ve doğruluğunun araştırılması
Plastik sektörünün başlangıcında daha çok tek bileşenli (kompozisyonunda bir polimerik yapının olduğu) polimer malzemeler imalatta kullanılmıştır. Değişen ihtiyaçlar ve beklentiler birçok uygulamada bu tek bileşenli yapılar yetersiz kalmaktadır. Bir ürünün belli bir uygulamada bazı özellikleri çok iyi iken, bazı özellikleri çok zayıf kalmaktadır. Buda ya ürünün kullanım ömrünü kısaltmakta veya o plastik malzemenin kullanımını sınırlamaktadır. Farklı özellikleri iyi olan polimer malzemeleri karıştırılarak çok daha üstün ve yeni özelliklere sahip polimer malzeme karışımları üretilmeye başlanılmıştır. Polimer karışımları makromoleküllerin fiziksel olarak birbiri içine karışması ile oluşmaktadır. Makromoleküler arasında oluşan moleküller arası bağlar sayesinde farklı makromoleküllerin bir arada durması gerçekleşmektedir. Molekül karışımları bir kopolimer yapı arz etmemektedir. Kopolimerlerde; farklı monomerlerin aynı makromolekül zincir yapısında kovalent bağlar ile birbirine bağlanmasıyla oluşur. Zincir yapısındaki monomer konfigürasyonu farklı şekillerde yapılabilmektedir. Farklı makromoleküle sahip polimerlerinin birbiri içinde makromoleküler bazda karıştırılması ile polimerlerin alaşımları elde edilir. Bu alaşımlarda makromoleküler seviyede fiziksel olarak bir karışım söz konusudur ve uzun süredir imalat endüstrisinde çeşitli nedenlerle uygulanmaktadır. En yaygın kullanılan karışımlar arasında yer alan polipropilen (PP) ve polietilen (PE) karışımlarındaki PP ve PE oranları hem proses parametrelerini hem de nihai ürün özelliklerini büyük ölçüde etkilemektedir. Hem granül halindeki PP/PE karışımlarının hem de nihai üründeki PP/PE karışım oranlarının bilinmesi hem proses parametrelerinin ayarlanması hem de kullanım ortamındaki ürün davranışının öngörülmesi için zorunluluk arz etmektedir. PP ve PE'nin tanımlanması Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) gibi analitik metotlar ile yapılabildiği gibi ksilen çözücüsünde sıcakta çözünme durumuna göre de belirlenmektedir. Hem analitik metotlarda hem de çözme metodunda oran ayrımının yapılmasına yönelik bir metot mevcut değildir. Her ne kadar ISO 1833-23 metodunda bu ayrımın yapılması öngörülmüş olsa da metot yayınlanmadığı için hiçbir laboratuvar tarafından kullanılmamaktadır. PP ve PE en önemli ayırt edici özelliği olan termal davranış farklılığından faydalanılarak oran tespitine yönelik bir metot geliştirilebileceği öngörüsü ile bu çalışma başlatılmıştır. Her iki polimerin erime sıcaklık farklılığından polimer ayrımı yapılarak söz konusu erime pik alan entalpi enerji farklılığından oran tespitinin yapılması bu çalışmada amaçlanmıştır. Bilinen PP/PE oranlarındaki numuneler ile çalışılarak PP ve PE ait entalpi enerjileri DSC cihazı kullanılarak ölçülmüştür. Ölçülen enerji ile oranlar arasında regresyon analizi yapılarak regresyon denklemi elde edilmiştir. Regresyon denkleminin R2'sinin 0,98 gibi yüksek bir katsayı sahip denklem oluşturulduğundan doğruluğu yüksek bir test metodu oluşturulmuştur. Elde edilen bu denklem kullanılarak oranları bilinmeyen örneklerin oran tespiti yapılabilir hale geldiği deneme ölçümleri ile ispatlanmıştır. %30PP- %70HDPE ve %60PP- %40HDPE karışıma sahip malzemelerin oranları elde edilen denklem ile %27-%73 ve %59-%41 olarak bulunmuştur. Elde edilen ±%3 lük sapma TS EN ISO 1833-1 standardında belirtilen kabul edilebilir limit olan %5'lik sapmanın altında kalmıştır.
Yara örtüsü uygulamaları için polilaktik asit/lavanta uçucu yağı esaslı biyoaktif nanoliflerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Son yıllarda, yenilikçi biyoaktif yara örtülerinin geliştirilmesine yönelik yapılan çalışmalar hız kazanmıştır. Geliştirilen malzemeler arasında nanolifler, hücre dışı matrisin (ECM) yapısını yakından taklit edebilmeleri nedeniyle yara iyileşmesi için uygun bir ortam sağlamaktadır. Bu nedenle, nanolif esaslı yara örtü malzemeleri için umut verici adaylar olarak değerlendirilmektedir. Hem doğal hem de sentetik polimerler, elektroeğirme ile nanolif esaslı yara örtülerini hazırlamak için kullanılmaktadır. Bu farklı polimerler arasında, yenilenebilir kaynaklardan elde edilen biyobozunur, biyouyumlu ve iyi mekanik özelliklere sahip bir polimer olan poli(laktik asit) (PLA) özellikle ilgi çekicidir. Doğal bileşikler arasında uçucu yağlar farklı biyoaktif özellikleri nedeniyle biyomedikal uygulamalarda tercih edilmektedir. Fakat yüksek uçuculuk ve hidrofobiklik özellikleri uygulamalarını kısıtlamaktadır. Elektroeğirme yöntemi ile uçucu yağlar polimer matrislere dahil edilerek yenilikçi biyomalzemelerin geliştirilmesi mümkündür. Bu tez çalışmasında, potansiyel yara örtüsü uygulamaları için lavanta uçucu yağı içeren PLA esaslı elektroeğrilmiş nanoliflerin hazırlanması amaçlanmıştır. Farklı uçucu yağ konsantrasyonlarının (%2,5-12,5 v/v polimer çözeltisi) PLA esaslı nanoliflerin ıslanabilirlik, morfolojik, termal ve yapısal özelliklerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen nanoliflerin antioksidan aktiviteleri DPPH•, ABTS+•, CUPRAC testi olmak üzere üç farklı yöntem kullanılarak araştırılmıştır. Antibakteriyel aktiviteleri ise disk difüzyon ve broth mikrodilüsyon yöntemine göre araştırılmıştır. FT-IR analizi uçucu yağ ve PLA arasındaki etkileşimi göstermiştir. Taramalı elektron mikroskobu ile elde edilen görüntülerde kolifor ve uçucu yağ ilavesinin liflerin çapında değişime neden olduğu belirlenmiştir. Lavanta uçucu yağı ilavesi ila saf PLA esaslı lifin ortalama çapında azalma meydana gelmiştir. Uçucu yağ ilave edilen nanoliflerin (%2,5 hariç) yüzeylerinin hidrofobik olduğu ve termal olarak kararlılığının iyi olduğu tespit edilmiştir. Nanoliflerin, artan uçucu yağ oranı ile artan antioksidan aktivite gösterdiği belirlenmiştir. Fakat nanolif esaslı malzemeler antibakteriyel aktivite sergilememiştir. Tüm bu sonuçlar doğrultusunda lavanta uçucu yağı içeren PLA esaslı nanoliflerin biyomedikal uygulamalar için potansiyel adaylar olduğu söylenebilir.
Designing and manufacturing superamphiphobic flexible sensors
Rapidly developing technology necessitates materials with different functional properties instead of single-functional materials used in traditional production. There are many methods to improve biocompatibility, antibacterial, antistatic, conductive properties and functions in textile materials, fibers and polymers. With the development of multifunctional textile materials, new application areas have emerged. Smart textiles are used in various fields such as medical, defense, industrial and environmental. Smart textiles are also used in the development of sensors and wearable electronics. Recent advances in technology have necessitated the development of flexible and stretchable sensors, and there is a great deal of research completed and ongoing on increasing the flexibility of sensors without losing their sensitivity. Flexible materials provide a wide variety of applications for wearable sensors. Their ability to conform to non-linear surfaces, their elasticity, durability under stress and strain forces, and bending resistance are some of the reasons why flexible materials are preferred as sensor substrates. Flexible substrates for wearable flexible sensors must be compatible with applications on human skin. In this thesis, it is foreseen to design flexible sensors with water and oil repellent properties on textile and polymer surfaces. It is aimed to increase the resistance of the sensors against external factors such as rain, oil leakage and corrosion by giving them a superamphiphobic feature, thus providing durability and long life span without reducing the sensitivity. In this study, researches were conducted on the design and production of flexible sensors on different surfaces and the water and oil repellent properties of the produced sensors. For optimal flexibility, cotton and TPU-based substrate materials were used, carbon-based (graphite, graphene, cathode waste material) and polymer-based (PEDOT:PSS) conductive inks were prepared in different concentrations, inks were applied to the substrate surfaces with doctor blade and spray coating methods, The results were analyzed by coating the electrode with water and oil repellent dispersions. The produced electrodes were characterized in terms of their morphological and electrical properties. Cotton and TPU-based substrate materials were used for optimal flexibility, carbon-based (graphite, graphene, cathode waste material) and polymer-based (PEDOT:PSS) conductive inks were prepared in different concentrations. Inks were applied to the substrate surfaces as 1, 2 and 3 layers of coating by using doctor blade and spray coating methods, the obtained electrode was coated with water and oil repellent fluorocarbon and zinc stearate, silicon dioxide dispersions and the results were analyzed. The produced electrodes were characterized in terms of their morphological and electrical properties. The results showed that graphene had the best conductivity among the inks applied and the results improved as the concentration of carbon-based materials in the ink dispersion and the number of applied layers increased. Tubiguard, a fluorocarbon dispersion used in textile applications hydrophobic and oleophobic coatings was mixed with ZnSt and SiO2 and the results showed that hydrophobic properties were greatly improved and oleophobic properties also showed some improvement. Cotton substrate, a hydrophilic material in its pure form, showed better amphiphobic characteristics after the coatings were applied compared to TPU substrate. The staple fibers of cotton fabric acted as microhiearchical structures with the application of coatings which helped improve their amphiphobic properties. Overall the materials used and methods applied in this study are aimed to keep the costs at an optimal level and allow mass production of electrodes for commercial applications and the results show that the goal is achievable.
Polipropilenin eklemeli üretimdeki performansına ve yanmazlığına çinko borat etkisinin araştırılması
Eklemeli üretim, sağladığı birçok avantajdan dolayı kullanımı son yıllarda artan bir üretim yöntemidir. Polimerler, metaller ve seramikler gibi birçok malzeme bu üretim yönteminin farklı teknikleriyle üretilebilmektedir. Polimerlerin kullanımı hafiflik, tasarım esnekliği, kimyasal direnç, kolay işlenebilme vb. özelliklerinden dolayı gün geçtikçe artmaktadır. Ancak düşük ısıl ve mekanik özellikler polimerlerin başlıca zayıf yönleridir. Polimerlerin özelliklerini iyileştirmek için çeşitli katkılar ile kompozitlerinin hazırlanması oldukça yaygın bir yöntemdir. Polipropilen (PP) küresel olarak en yaygın kullanılan ikinci polimerdir. Ancak çekme kuvvetine karşı düşük mukavemet ve uzama sergilemesi zayıf yönlerinden biridir. Günümüzde alev geciktirici katkı maddeleri, polimerlerin aleve dayanımının arttırılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Çinko borat (ÇB), polimer malzemelerde yangın geciktirici görevi gören bir katkı maddesidir. Bu çalışmada polipropilene farklı oranlarda (kütlece %5, 10, 15 ve 20) ÇB katkılanarak kompozitler hazırlanmıştır. Kompozitlerin hazırlanmasında çift vidalı ekstrüder ile eriyik karıştırma yöntemi kullanılmıştır. Prusa 3D model tipinde açık kaynak bir 3B yazıcı kullanılarak test numuneleri üretilmiştir. Alev geciktirici özelliğe sahip olan ÇB'nin PP üzerindeki etkisini görmek için mekanik, termal, darbe ve yanmazlık testleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca saf PP ve %10 ÇB katkılı PP kompozitlerle farklı dolgu oranlarında (%50, %75, %100) çalışmalar yapılmıştır. Artan ÇB oranıyla numunelerin yoğunluklarının ve eriyik akış indeksi (MFI) sonuçlarının arttığı görülmüştür. Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) cihazı kullanılarak numunelerin erime sıcaklıkları (Te), erime entalpileri (ΔHe) ve kristalinite dereceleri (Xk) belirlenmiştir. Te benzer sonuç gösterirken katkı oranındaki artış ile ΔHe ve Xk sonuçları azalmıştır. ISO 527-2 standardına göre çekme test numuneleri üretilmiş ve bir üniversal çekme test cihazı ile çekme testi uygulanarak çekme mukavemeti, kopma uzaması ve elastik modül değerleri belirlenmiştir. Deneysel sonuçlardan artan ÇB oranları ile çekme mukavemeti değerlerinin azaldığı ve kopma uzaması değerlerinin arttığı görülmüştür. Farklı dolgu oranlarında, azalan dolgu oranı ile saf PP ve %10 ÇB katkılı PP kompozitlerde çekme mukavemeti ve kopma uzaması azalmıştır. Elastik modül değerlerinde büyük bir fark görülmemiştir. Yapılan 3 nokta eğme testlerine göre, eğme mukavemetleri çekme mukavemeti değerleriyle benzer sonuç göstermiş ve artan ÇB ile mukavemetler azalmıştır. Dolgu oranlarındaki sonuca göre azalan dolgu oranı eğme mukavemetini azaltmıştır. %10 ÇB katkılı PP kompozitler en yüksek yer değiştirme sonucuna sahip olmuştur. ÇB ilave edildikçe eğme modülünde azalma görülmüştür. Farklı dolgu oranları için bu durum eğme mukavemetleriyle benzerdir ve azalan dolgu oranıyla azalmıştır. Darbe testlerindeki sonuçlar incelendiğinde, ÇB katkısının numunelerin darbe enerjisini azalttığı tespit edilmiştir. Azalan dolgu oranları için de darbe enerjileri azalmıştır. ÇB'nin PP matrisine eklenmesi, kompozitin ısı altında eğilme sıcaklığını (HDT) belli bir orana kadar azaltmış, belli bir orandan sonra artmasına neden olmuştur. Yanmazlık testleri bir yatay yanmazlık test cihazı ile yanma hızı belirlenerek test edilmiştir. Saf PP 66,60 mm/dk yanma hızına sahipken, %20 ÇB katkılı PP kompozitlerin yanma hızı 49,18 mm/dk olarak belirlenmiştir. Artan ÇB oranı ile yanma hızında azalma görülmüştür. Farklı dolgu oranlarındaki sonuçlara göre, tüm dolgu oranları için %10 ÇB katkılı PP kompozitlerin yanma hızları saf PP'ye kıyasla daha düşüktür. Azalan dolgu oranları ile, numunenin içindeki boşluklardan dolayı yanma hızının arttığı belirlenmiştir. Numunelerin boyutsal kararlılığı çarpılma açılarının ölçülmesiyle elde edilmiş ve artan CB katkısı ile %68,6 oranında iyileşmiştir. Farklı dolgu oranları incelendiğinde %10 ÇB katkılı PP kompozitin tüm dolgu oranları saf PP'ye kıyasla en iyi sonucu vermiştir.
Reaktif ekstrüzyon yöntemi ile PA6/vermikülit kompozitlerin hazırlanması ısıl, morfolojik ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Polimerik malzemelerin kullanımı yüksek korozyon direnci, düşük yoğunluk, kolay şekillendirilme, geri dönüştürülebilme gibi üstün özellikleri sayesinde gün geçtikçe artmaktadır. Ancak birçok uygulamada aranan özelliklerin tek başına bir polimerde bulunması zordur. Bu nedenle polimerlere farklı özellikler kazandırmak amacıyla polimer kompozitlerin hazırlanması oldukça etkili ve yaygın bir yöntemdir. Polimere lif, seramik, metal ve kil gibi diğer bileşenler katılarak kompozitler hazırlanmaktadır. Hazırlanan kompozitlerin ısıl, mekanik, dielektrik, elektronik, manyetik gibi birçok özellikleri araştırılmaktadır. Belirlenen özelliklerine göre polimer kompozitler biyomedikal, optik, savuma sanayi, elektromanyetik kalkanlama, sensör, yapı ve inşaat, piller, elektronik bileşenler gibi birçok uygulamada kullanılmaktadır. Poliamid 6 (PA6) üstün mekanik özellikleri ve yüksek servis sıcaklığı özellikleri sayesinde havacılık, otomotiv ve beyaz eşya olmak üzere birçok sektörde kullanılmaktadır. Ancak birçok polimer gibi petrol türevi olduğundan ısıl bozunmaya karşı dirençleri düşüktür. Bu yönleri ise kullanım alanlarını kısıtlamaktadır. Bu nedenle son zamanlarda PA6'nın ısıl bozunmaya karşı direncini artırmaya yönelik çalışmalar artmıştır. Ayrıca sektörel bazda kullanımları iyileştirmek için çeşitli PA6 kompozitleri üzerinde araştırmalar yapılmıştır. Hafif olması, maliyetinin piyasa koşullarına göre uygun olması nedeniyle PA6'nın mekaniksel özelliklerini iyileştirme açısından son zamanlarda kil kullanımı tercih sebebi haline gelmiştir. Bu killer arasında vermikülit düşük yoğunluk, düşük maliyet, termal kararlılık gibi özelliklerinin yanı sıra son yıllarda yanma geciktirici özelliği de keşfedilmiştir. Bu tez çalışmasında PA6'nın ısıl ve mekanik özelliklerini iyileştirmek, ayrıca karbon ayak izini ve maliyetini düşürmek amacıyla kütlece %5 ve 10 vermikülit katkılanarak polimer/kil kompozitleri hazırlanmıştır. Kompozitlerde 3-glisidoksipropiltrimetoksisilan (GPTMS) ajanı vermikülit ve PA6 arasında kimyasal bağlanma sağlanması için kullanılmıştır. Ayrıca silan ajanı varlığının etkisini araştırmak için sadece kil ve PA6 içeren kompozitler de hazırlanmıştır. Öncelikle silan ajanı/kil karışımları püskürtme yöntemi ile hazırlanmış sonrasında PA6 ilavesiyle hazırlanan nihai karışım çift vidalı ekstrüder kullanılarak eriyik karıştıma yöntemi ile kompozitler hazırlanmıştır. Eriyik karıştırma aşamasında silan ajanının metoksisilan kısımlarından kil yüzeylerine, epoksi kısmından ise PA6'ya kovalent bağlarla bağlanması sağlanarak reaktif ekstrüzyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Kompozitlere ait ATR-FTIR spektrumlarından ekstrüzyon öncesi püskürtme yöntemi ile hazırlanan vermükülit-GPTMS karışımında her iki bileşenden gelen karakteristik piklerin çıktığı görülmüş böylece karışımın başarılı bir şekilde hazırlandığı anlaşılmıştır. Kompozitlere ait spektrumlarda Si-O-Si titreşimine ait karakteristik pik şiddetinin kil oranı ile beklenildiği gibi arttığı görülmüştür. Kompozitlerin XRD sonuçlarından PA6 ve vermikülit karakteristik pikleri görülürken, vermikülite ait piklerin kompozitteki miktarı ile arttığı anlaşılmıştır. Numunelere ait SEM görüntülerinden silan ajanının olduğu kompozitlerde vermikülit ile PA6 arasında kimyasal bağlanmaların olduğuna dair kanıtlar net bir şekilde görülmüştür. DSC sonuçlarından PA6 ve kompozitlerin erime sıcaklıklarında önemli bir değişme olmadığı, kil miktarının ve silan ajanı kullanımının kristaliniteyi arttırdığı sonucuna ulaşılmıştır. Çekme testlerinden elastik modül değerlerinin kil oranı ile arttığı ve silan ajanı varlığı ile pek değişmediği, kopma dayanımının kil oranı ve silan ajanı ile arttığı tespit edilmiştir. Kopma uzaması değerlerinin silan ajanı bulunan ve %5 kil içeren numunede ham PA6'ya göre yaklaşık 7 kat arttığı belirlenmiştir. Bu artışın silan ajanı varlığında PA6 ile vermikülit arasındaki kimyasal bağlanmadan ileri geldiği değerlendirilmiştir. Böylece PA6/vermikülit kompozitleri hazırlayarak mekanik özellikleri iyileştirilmiş, karbon ayak izi azaltılmış ve maliyeti düşürülmüş birçok sektörde kullanılabilecek hammadde geliştirilmiştir.
Giyilebilir elektronikler için nanolif esaslı esnek ve hibrit nanojeneratörlerin geliştirilmesi
Bu projede, çift etki kullanarak mekanik/biyomekanik enerji dönüşümü sağlayan hibrit nanojeneratörler geliştirilmiştir. Literatürde piezoelektrik, triboelektrik ve her ikisinin kullanıldığı hibrit nanojeneratörler üzerine oldukça fazla çalışma yayınlanmıştır. Fakat bu çalışmalarda hibrit nanojeneratörlerin elde edilişi, bağımsız üretilmiş iki bileşenin makro düzeyde ve herhangi bir yolla birleştirilmesi temeline dayanmaktadır. Bu çalışmada tek bir aşamada piezoelektrik, triboelektrik ve iletken bileşenler birlikte üretime alınarak kompakt bir sistem ortaya çıkartılmıştır. Burada elektro-üretim metodunun piezoelektrik nanojeneratörlerde sık kullanılan bir metot olması ve triboelektrik nanojeneratörler için mikro-nano yapının büyük önem arz etmesi nano ölçekte kontrollü bir üretimi mümkün kılmıştır. Piezoelektrik bir polimer olan Poli(viniliden florür) (PVDF) ile termoplastik poliüretan (TPU) nanoliflerin, elektroüretim metodu kullanılarak birlikte üretimleri sonucu hibrit nanolifler elde edilmiştir. Hibrit nanolif üretimi esnasında ayrı bir dispersiyondan ise grafen oksit (GO) beslemesi yapılarak nanolifli yapının içerisinde üretilen elektriksel enerjinin nanojeneratör elektrotlarına daha verimli ulaştırılması sağlanmıştır. Bu aşamaya kadar, elektro-üretim parametre optimizasyonu ve GO takviye oranının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu projenin özgün yanı, hibrit nanolifli yapı ile oluşturulacak hibrit nanojeneratör sistemdir. Sonraki adımda, belirlenen optimum GO takviye oranı ile PVDF/TPU hibrit nanoliflerin gözenekli olarak üretilmesi ile çıkış performansı yükseltilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise nanojeneratör performansının nanoliflerin yüzeyinde hidrotermal yolla çinko oksit (ZnO) nanoteller büyütülerek artırılması hedeflenmiştir. Nanoliflerin yüzeyinde dikey yönlenmiş ZnO nanotel büyütülmesi, hem nanotel-ormanının yüzey pürüzlülüğü katması ile hem temas yüzey alanının artması hem de ZnO kullanımına bağlı olarak piezoelektrik etkinin güçlendirileceği değerlendirilmiştir. Bu aşamada da optimum GO takviyesi ve optimum gözenek miktarı içeren nanolifli yapılar kullanılmıştır. Elde edilen nihai nanojeneratörler 16,47 mW/m2 çıkış güç yoğunluğuna ulaşılmıştır. Ayrıca elde edilen nanojeneratörler ile farklı kapasitelerde ticari kondansatörlerin şarj edilebilirliği ve depolanan enerjinin sürekli bir şekilde bazı elektronik cihazlarda kullanılabilirliği kanıtlanmıştır. Bunun da ötesinde, nanojeneratörler tekstil yüzeyine uygulanarak sensör uygulamaları için uygunluğu da kanıtlanmıştır.
Guar zamkı/polivinil alkol/kurkumin esaslı ambalaj filmlerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Hazır veya taşınabilir gıdaları muhafaza etmek için her zaman bir ambalajlamaya ihtiyaç duyulmuştur. Hafifliği ve inceliği sebebiyle ambalaj filmleri bu amaca hizmet etmeye en uygun malzemeler olarak öne çıkmıştır. Gıda ambalajı, depolama ve taşıma sırasında gıdaların fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkenlere karşı korunmasını sağlar. Ambalajın temel amacı hem endüstriyel hem de tüketici ihtiyaçlarına karşılık vermek, ambalajlamadan başlayarak son tüketiciye ulaşıncaya dek gıdanın kalitesinin muhafaza edilmesinin dışında pazarlama ve satış süreçlerini de direkt olarak etkilemektedir. Çoğunlukla daha sağlıklı, güvenilir, hızlı ve uzun raf ömrüne sahip gıda için artan tüketici isteği, gıda ambalajı alanında çalışan geliştirici uzmanları yeniliğe ve isteneni araştırmaya sürüklemektedir. Ambalajlama endüstrisindeki hızlı gelişim ile birlikte, son zamanlar, bariyer özelliğinden dolayı kısıtlı katkı sağlayan ambalajlama yöntemlerinin yanı sıra, farklı avantajlar sağlayan yenilikçi ambalaj materyalleri ve teknolojileri de gelişim göstermektedir. Eskiden ambalaj filmleri gıdanın depolama ve taşıma sırasında nem kaybını önlemek için kullanılırken yeni geliştirilen bu ambalajlar, şimdilerde ise gıdaların raf ömrünün uzatılmasına ek kalite özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla da kullanılmaktadır. Ayrıca bu ambalajlar, antioksidan ve antimikrobiyal özelliklerin geliştirilmesi sonucu gıdalarda istenmeyen renk oluşumunu, lipit oksidasyonunu ve mikrobiyolojik bozulmaları engellemiş olurlar. Bu tez çalışmasında, farklı oranlarda kurkumin içeren guar zamkı ve polivinilalkol esaslı filmler geliştirilmiş ve karakterize edilmiştir. Yapılan karakterizasyon çalışmaları sonucunda; fiziksel, morfolojik ve optik özelliklerin gösterdiği iyileştirmeler ile beraber biyolojik aktivitelerin de geliştiği, ancak mekanik özelliklerde ise belirgin bir değişiklik olmadığı belirlenmiştir.
Sürekli kenevir lif takviyeli poliüretan kompozitlerin morfolojik, fiziksel ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Polimerik malzemelerin düşük yoğunluk, kimyasal direnç, kolay şekillendirilebilme, tekrar kullanılabilirlik, iyi ısı yalıtımı, korozyon direnci ve suya karşı dayanıma sahip olması gibi özellikleri sayesinde kullanımları gün geçtikçe artmaktadır. Artan bu talep ile, hammadde eldesinden nihai ürüne kadar olan süreçlerde CO2 salınımının artması, küresel ısınma gibi çok ciddi çevresel sorunlara yol açmasına bütün dünya şahitlik etmektedir. Bu sorunun büyümesini önlemek amacıyla polimerlerin karbon ayak izlerini azaltmak için doğal kaynaklardan elde edilen malzemeler ile birleştirilerek kompozitlerin hazırlanması son zamanlarda ön plana çıkan stratejilerden birisidir. Biyomalzeme takviyeli polimerler arasında mekanik özellikleri iyileştirdiği için doğal lif takviyeli polimer kompozitler oldukça ilgi görmektedir. Poliüretanlar (PUR) otomotivden uzay ve havacılık sanayisine, beyaz eşyadan mobilya sanayisine kadar çok geniş bir yelpazede kullanılan en yaygın polimerlerden bir tanesidir. Poliüretan küresel yıllık üretim miktarı polietilen (PE), polipropilen (PP) ve polivinil klorürden (PVC) sonra dördüncü sırada yer almaktadır. Poliüretanlar, poliol ve diizosiyanatlar olmak üzere iki ayrı endüstriyel kimyasaldan elde edilmesinden dolayı kilogram başına yüksek oranda CO2 salınımına sahiptir. Bu nedenle PUR karbon ayak izinin azaltılması daha çevreci malzemelerin geliştirilmesi açısından önemlidir. Doğal lifler arasında kenevir yüksek mukavemet, hafif, korozyona karşı dayanıklı, iyi ses yalıtımı ve nem emilimine sahip olması, yüksek sıcaklıklara dayanım, pilling (boncuklanma) ve statik elektriklenme sorunu olmaması gibi üstün özelliklerinden dolayı ilgi çekmektedir. Bunun yanı sıra kenevirin endüstrileştirilmesi için devlet kurumları yeni stratejilerle hem katma değeri yüksek hem de çevre dostu malzemelerin geliştirilmesini teşvik etmektedir. Bu tez çalışmasında, sert (rijit) poliüretan (RPU) matrisine sürekli kenevir lif takviyesi ile biyokompozitler hazırlanmıştır. Kompozitteki lif ile RPU arayüzey etkileşimlerini iyileştirmek için lif yüzeyleri termoplastik poliüretan (TPU) ile kaplanmıştır. Ayrıca mekanik özelliklerinin arttırılması amacıyla kaplamaya çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) katkılanmıştır. Böylece takviyesiz RPU yanı sıra kenevir, TPU-kenevir ve TPU/MWCNT-kenevir lif takviyeli kompozitler hazırlanmıştır. Kompozitlerin iç yapıları ve polimer-lif etkileşimleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri ile incelenmiştir. SEM görüntülerinden takviyesiz poliüretan iç yapısında herhangi bir boşluk oluşumu gözlenmezken, kenevir takviyeli kompozitte büyük hacimli kapalı hücre oluşumları köpük yapısı oluştuğu gözlemlenmiştir. Bu hücre yapılarının oluşumu lif bünyesindeki kalan hava moleküllerinin RPU matrisin kürleşmesi esnasında açığa çıkan ısı ile genleşmesiyle şişirme ajanı gibi davranmasından ileri geldiği düşünülmüştür. TPU-kenevir takviyeli kompozitte hücre sayısının ve boyutlarının azaldığı görülmüştür. Bu sonuç kaplanan TPU katmanının bariyer özelliği göstererek hava moleküllerinin matris içine geçişini engellemesinden kaynaklanmaktadır. TPU/MWCNT-kenevir takviyeli kompozitte ise hücre oluşumunun daha da azaldığı tespit edilmiştir. Bunun nedeni olarak ise kaplamadaki TPU zincirler arasındaki serbest hacmin MWCNT dolgusu ile azaldığı, bu nedenle hava moleküllerinin TPU kaplamasından geçişlerinin daha da azalmasına yorumlanmıştır. RPU yoğunluğu 0,92 gcm-3 olarak ölçülürken, kenevir, TPU-kenevir ve TPU/MWCNT-kenevir kompozitlerin yoğunlukları hücre oluşum oranlarına bağlı olarak sırasıyla 0,58, 0,72 ve 0,82 gcm-3 olarak belirlenmiştir. Çekme testlerinden en düşük değer RPU ile belirlenirken, lif takviyesi ile bu değerlerin arttığı ve en yüksek değer TPU/MWCNT-kenevir takviyeli kompozitte elde edilmiştir. Akma mukavemeti değerleri de benzer bir değişim gösterek RPU için 9,9 MPa iken, TPU/MWCNT-kenevir takviyeli kompozit için 13,9 MPa olarak ölçülmüştür. RPU için çekme mukavemeti 12,8 MPa olarak belirlenirken, en yüsek değer TPU/MWCNT-kenevir takviyeli kompozitte 16,7 MPa olarak tespit edilmiştir. 3-nokta eğme testlerinden maksimum gerilme değeri RPU için 25,3 MPa olarak belirlenirken, bu değerin TPU/MWCNT-kenevir takviyeli kompozit için 27,4 MPa olduğu tespit edilmiştir. Charpy darbe sonuçlarından RPU tokluğu 6,23 kJ/m2 iken, TPU/MWCNT-kenevir takviyeli kompozit tokluğunun 10,2 kJ/m2 değerine ulaştığı belirlenmiştir. Bu sonuçlardan TPU/MWCNT kaplı sürekli kenevir lifler ile RPU takviye edilerek karbon ayak izi daha düşük, yoğunluk azalmasıyla daha hafif ve mekanik özellikleri iyileştirilmiş bir biyokompozit geliştirilmiştir. Geliştirilen bu kompozitin yanmazlık özelliklerinin de iyileştirilmesi ile havacılık ve otomotiv başta olmak üzere inşaat, beyaz eşya, mobilya gibi sektörlerde yapısal malzeme olarak kullanılabileceği anlaşılmıştır.
Çam odunu tozu içeren geri dönüştürülmüş polipropilen ve farklı katkılar ile hazırlanan hibrit kompozitlerin özelliklerinin değerlendirilmesi
Son yıllarda atıkların geri dönüştürülmesi ve yeniden kullanılmasına yönelik çalışmalar hızla artmaktadır. Hem ekolojik hem de ekonomik faydalar, geri dönüştürülmüş malzemelerin daha fazla kullanılmasına yol açmaktadır. Plastik endüstrisinde yaygın olarak kullanılan polimerlerden biri de polipropilendir. Geri dönüştürülmüş polimerler, teknik özelliklerinin azalması nedeniyle otomobil, tekstil ve ambalaj gibi sektörlerde yüksek oranlarda kullanılamamaktadır. Bu nedenle geri dönüştürülmüş malzemelerin özelliklerinin iyileştirilmesi ve plastik malzemelere doğal katkılar ekleyerek plastik miktarını azaltmaya yönelik çalışmaların yapılması ile yeni malzemelerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmanın amacı çam odunu tozu ve talk içeren geri dönüştürülmüş polipropilen (R-PP) ile plastik ektrüzyon yöntemi üretilen odun plastik kompozitlerin içerisine farklı oranlarda kalsiyum karbonat eklenerek elde edilen hibrit kompozitlerin özelliklerinin incelenmesidir. Çalışmanın sonucunda polipropilen ve doğal çam odunu tozu ile plastik miktarını azaltarak daha çevreci kompozitler üretilmesi ve kalsiyum karbonat ile otomotivde kullanabilecek özelliklere sahip hibrit kompozitlerin sektöre kazandırılması hedeflenmiştir. Kompozitlerin üretimi ekstrüzyon ve enjeksiyon olarak iki aşama ile üretilmiştir. İlk olarak, talk içeren geri dönüştürülmüş polipropilen ve mikronize çam odunu tozu çift vidali ekstrüder ile homojen olarak karıştırılıp granül hale getirilip kompozit üretimi yapılmıştır. İkinci aşamada ise üretilen kompozitin içerisine kalsiyum karbonat (ağırlıkça %5-20) eklenerek enjeksiyonlu kalıplama yöntemi ile şekillendirilmiştir. Üretilen hibrit kompozitlerin çekme, eğilme, darbe testi, yük altında eğilme sıcaklığı (HDT), Vicat yumuşama sıcaklığı, yoğunluk, eriyik akış indeksi ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) tayini yapılarak özellikleri incelenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda çam odunu tozu ilavesinin kompozitlerin viskozite ve yoğunluğunu arttırdığı tespit edilmiştir. Çam odunu tozu ve kalsiyum karbonat katkısının çekme mukavemeti, kopma gerilmesi, eğilme modülü ve eğilme mukavemetini arttırırken kopma noktasındaki birim uzama ve darbe dayanımını düşürdüğü görülmüştür. Kompozitlerin termal dayanımlarının odun tozu ilavesiyle iyileştiği ve erime sıcaklıklarının değişmediği belirlenmiştir.
Alev geciktiricili termoset kompozitlerin UP ve UV reçine ile tamir edilmesi sonrası mekanik özellikleri ve karakterizasyonu
Kompozit malzemeler iki veya daha fazla bileşenin bir araya gelmesi ile oluşan malzemelerdir. Polimer matrisli kompozitler hafiflik, yüksek özgül mukavemet ve modül gibi avantajlar sağlarlar. Sektörde çoğunlukla kullanılan matris polyester (UP) reçinedir. Fakat fotokürlenen (UV) reçineler de son zamanlarda kullanılan ürünler arasındadır. Geleneksel reçinelere göre uygulama kolaylığı, kısa çevrim süresi, kolay ekipman temizliği sağlarlar. Kompozit malzemelere alev geciktirici özellik kazandırmak için bazı katkılar kullanılabilmektedir. Alüminyum Trihidrat (ATH), Amonyum Polifosfat (APP) ve Çinko Borat (ZB) bu katkılardan bazılarıdır. Kompozitler hasar aldıklarında tamir edilebilen ürünlerdir. Özellikle montaj veya yapısal birleştirme işlemlerinde bağlantı elemanları için kompozit yapılara delik açılabilmektedir. Bakım ve üretim esnasında eksik bağlantı elemanları, kötü veya yanlış montajdan kaynaklanan problemler yaşanabilir. Böyle durumlarda parçayı en baştan üretmek hem zaman hem de maliyet açısından kayıp oluşturmaktadır. Bu sebeple kompozitler için geliştirilen birçok tamir yöntemi mevcuttur. Kıyılmış lifler ile onarım ve yama ile onarım bu yöntemlerden birkaçıdır. Gerçekleştirilen tez çalışmasında, cam elyaf takviyeli polyester kompozitler üretilmiş, kompozitlerin içerisine reçine ağırlığına göre %10, %15 ve %20 oranlarında alev geciktirici katkılar olan ATH, APP ve ZB eklenmiştir. Üretilen kompozit numunelerin orta noktalarına 5 mm çapta delikler açılmıştır. Açılan bu delikler UV reçine ve UP reçine kullanılarak tamir edilmiştir. Tamir aşamasında ilk önce delik öğütülmüş cam elyaf içeren reçine ile doldurulmuş akabinde de delikli yüzeyin ön ve arkalarına birer kat elyaf yamalanmıştır. Katların birbirine konsolidasyonunun sağlanması için vakum torbalama yönteminden yardım alınmıştır. Tamir öncesi ve sonrası mekanik özelliklerin yanında cam elyaf oranı ve kompozitin yanma davranışı incelenmiştir. Yapılan çalışmanın sonucunda çekme testlerine göre %10 miktarında ATH ilavesi ile mekanik özelliklerde nominal kompozite göre artış olduğu gözlenmiştir. Çekme testlerinde hasarsız ve katkı ihtiva eden gruplar içinde en yüksek sonucu 182 MPa ile N10ATH grubu, tamir edilmiş malzemeler içinde ise 134,48 MPa ile N10UV grubu vermiştir. Eğme testlerinde ise tüm gruplarda %15 APP içeren kompozitlerin en yüksek değere ulaştığı görülmektedir. Hasarsız gruplar arasında nominal kompozite göre 33,09 MPa artış sağlamıştır. Tamir edilmiş gruplarda ise yine en yüksek değer %15 APP ilaveli yapılardan elde edilmiştir. Cam elyaf içeriği sonuçlarına göre tamir sonrası elde edilen oran yine %10 APP ilaveli kompozitte görülmüştür. Yatay yanma sonuçlarında ise içinde APP bulunduran gruplardan hiçbirinde alev ilerlememiş ve kendi kendine sönmüştür. UP ve UV tamirat sonuçları kıyaslandığında, UP reçine yerine UV kürlenen reçine kullanıldığında mekanik ve yanma davranışı özelliklerinden zafiyet vermeden zaman tasarrufu yapılarak sürecin ilerletilebildiği soncuna ulaşılmıştır. Alev geciktirici katkıların ilavesi ile mekanik özelliklerde bir miktar artış olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Belirli bir oranda kullanılan alev geciktirici katkılar ile hem mekanik özellikler hem de yanma davranışı özellikleri iyileştirilebilmektedir.
Oksetik (auxetıc) kompozit malzemelerin geliştirilmesi
Son yıllarda eklemeli imalat (Eİ) olarak hayatımızda yer alan üç boyutlu yazıcı teknolojisi hızla yaygınlaşmakta ve gelişmektedir. Uzay, savunma, havacılık, spor, otomotiv, gıda, biyomedikal, inşaat ve tıp gibi alanlarda hızlı bir şekilde yer bularak son zamanların en yaygın kullanılan teknolojileri arasındadır. Üç boyutlu yazıcıların farklı tipleri ve çalışılabilecek geniş malzeme yelpazesiyle metal ve seramik malzemelerin yanısıra termoplastik malzemelerinde yaygın kullanımıyla bilimsel araştırmalarda farklı konuların ele alınması mümkün olmuştur. Üç boyutlu yazıcılarda PLA (Polilaktik Asit) malzemesi yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. PLA termoplastik polimerler olduğu için geri dönüştürülebilir malzemedir. PLA, biyo çözünür özelliği ile medikal ve ambalaj alanında yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, sandviç kompozitlerde yenilikçi çekirdek yapı tasarımı ve üretimi gerçekleştirmek için eklemeli imalat yöntemi kullanılmıştır. Pozitif Poisson oranına sahip oksetik olmayan geleneksel Bal Peteği yapısı ile negatif Poisson oranına sahip Yeniden Girintili ve tasarımda modifikasyon gerçekleştirilerek Geliştirilmiş Yeniden Girintili çekirdek tasarımı üretilmiştir. Üç farklı tasarıma sahip yapılar için eklemeli imalat yöntemi ile katmanlı üretim gerçekleştirilmiştir. Çekme, üç nokta eğme ve basma testi için ASTM standartlarına uygun numuneler üretilmiştir. 3B baskı ile üretilen basma ve üç nokta eğme numunelerinin karbon elyaf ve epoksi malzemeleriyle çekirdek yapının alt ve üst yüzeyleri kaplanması sağlanmıştır. Böylece sandviç kompozit yapı oluşturulmuştur. Gerçekleştirilen testlere göre numunelerin mekanik özellikleri ve farklı tasarıma sahip çekirdek hücrelerin Poisson oranları incelenmiştir. Literatürde gerçekleştirilen çalışmalara göre negatif Poisson oranına sahip oksetik özellikteki Yeniden Girintili tasarımların geleneksel pozitif Poisson oranına sahip oksetik olmayan Bal Peteği tasarımına göre daha üstün üç nokta eğme ve basma dayanım değeri olduğu tespit edilmiştir. Yapılan bu çalışmanın sonucunda üç nokta eğme testine göre Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapıda geleneksel Bal Peteği ve Yeniden Girintili sandviç yapıya göre daha yüksek mukamevete sahip olduğu gözlemlenmiştir. Üç nokta eğme testinde Bal Peteği sandviç yapı 142,15 MPa, Yeniden Girintili sandviç yapı 150,68 MPa ve Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapı 160,83 MPa değerlerine ulaştığı görülmektedir. Gerçekleştirilen basma testine göre Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapıda geleneksel Bal Peteği ve Yeniden Girintili sandviç yapıya göre daha yüksek mukavemete sahip olduğu gözlemlenmiştir. Basma testinde Bal Peteği sandviç yapı 88,7 MPa, Yeniden Girintili sandviç yapı 114,66 MPa ve Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapı 125 MPa değerlerine ulaştığı görülmektedir. Gerçekleştirilen bu çalışma kapsamında en yüksek üç nokta eğme ve basma dayanımına sahip Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapı olduğu hem deneysel, hem de analiz verilerine göre doğrulanmıştır. En düşük üç nokta eğme ve basma dayanımına sahip tasarım ise geleneksel Bal Peteği sandviç kompozit yapısına ait olduğu tespit edilmiştir.
Grafen oksit katkılı iplik geliştirilmesi
Bu tezin amacı, giyilebilir elektroniklerde kullanılabilecek, grafen oksit esaslı ipliklerin geliştirilmesidir. Bu amaçla, grafitten, geliştirilmiş Hummers metoduyla sentezlenen grafen oksit, termoplastik üretan (TPU) ile birleştirilerek yaş çekim yöntemiyle, grafen oksit katkılı iplikler üretilmiştir. Grafen, yüksek yüzey alanı, üstün termal iletkenlik, yüksek elektron hareketliliği, yüksek Young modülü, mükemmel ışık geçirgenliği ve kimyasal stabilite gibi mükemmel mekanik, elektronik, termal, bariyer, optik ve kimyasal özelliklere sahip akıllı bir malzemedir. Literatürde, eksfoliasyon metodu ve kimyasal buhar biriktirme metodu (CVD) başta olmak üzere pekçok yöntemle üretilebilmektedir. Grafen oksit (GO), grafen tabakalarının oksijen içeren fonksiyonel gruplarla modifiye edilmiş bir formudur. Geliştirilmiş Hummers metodu, işlem kolaylığı, düşük maliyeti ve ölçeklendirilebilirliği nedeniyle, grafitten grafen oksit eldesi için en yaygın olarak kullanılan metotlardan birisidir. Tez çalışmasında, bağlayıcı polimer oranının, iğne çapının ve koagülasyon banyosunun, iplik üretimi ve özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, FT-IR analizi, kalınlık ölçümü, elektriksel iletkenlik ölçümü ve optik mikroskop analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen grafen oksit katkılı ipliklerin, elektriksel ve fiziksel özellikleri incelendiğinde, TPU oranı arttıkça, daha iyi iplik oluşumu gözlenmesine rağmen, TPU yalıtkan bir polimer olduğu için, elektriksel iletkenlik değerlerinde azalma olduğu görülmüştür. En yüksek iletkenlik değeri 3. Denemede elde edilmiştir (0,62 x 10-4 ±0,098 S/m). 5.Deneme'ye ait elektriksel iletkenlik değeri, en düşük olarak ölçülmüştür ve 0,42 x 10-4 S/m olarak elde edilmiştir. Elde edilen grafen oksit katkılı iplikler, uygun maliyetli, esnek, çevre dostu olması ve iletkenlikleri sayesinde, ileride, elektronik tekstillerle birleştirerek esnek/giyilebilir ürünlerin geliştirilmesinde, enerji üreten veya depolayan cihazlarda ve teknik tekstillerde kullanım alanı bulacaktır.
Dizel enjektör soketi üretiminde çıkan cam lifi katkılı poliamid 6,6 plastik enjeksiyon atıklarının geri dönüştürülerek proseste kullanılmasının araştırılması
Bu çalışmanın amacı dizel enjektör üretiminde kullanılan %35 oranında kısa cam elyaf katkılı PA6,6'nın enjeksiyon kalıplama proses atıklarının (yolluklarının) geri dönüşümünün incelenmesidir. Polimerlerin işlenmesinde en yaygın kullanılan tekniklerden bir tanesi enjeksiyon kalıplama tekniğidir. Enjeksiyon kalıplama tekniğinde eriyik polimer kalıp içerisine yüksek basınç ile enjekte edilmektedir. Polimerin kalıptaki ilgili bölgeye enjekte edilmesi için kalıp içerisindeki yollukların da polimerle doldurulması gerekmekte ve üretim sonrasında polimerle doldurulmuş yolluklar atık olarak açığa çıkmaktadır. Üretilen parça tasarımına bağlı olarak oluşan atık miktarı değişmektedir. Termoplastik malzemelerin mekanik geri dönüşümü, takviye elyaflarını matristen ayırmadan granüle etme ve yeniden kalıplamadan oluşur. Daha sonra malzeme kompozit olarak yeniden kullanılır. Elyaf uzunluğu dağılımı ve cam elyafı ile polimer arasındaki bağ, enjeksiyonla kalıplama işleminden etkilenir. Bu çalışma için elde edilen endüstriyel kullanım öncesi atık yolluklar farklı oranlarda (%2, %5, %10, %15) %35 oranında cam fiber takviyeli PA6,6 ile karıştırılarak test numuneleri üretilmiştir. Elde edilen geri dönüşümlü polimerik malzemelerin termal, kimyasal, mekanik, viskoelastik özellikleri incelenmiştir. Belirlenen uygun orandaki atık malzemeler her seferinde hiç kullanılmamış %35 oranında cam fiber takviyeli PA6,6 granülleri (%35GF-PA66'nın) ile karıştırılıp, test numuneleri hazırlanarak geri dönüşüm sayısının malzeme performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu çalışmada 1-10 kez geri dönüştürülmüş malzeme ilaveli numuneler incelenmiştir. %35GF-PA66'nın çekme dayanımı 169,231 MPa iken, %2,5 geri dönüştürülmüş malzeme içeren numune (%2,5 RP) 168,477 MPa çekme dayanımına sahiptir. %5 ve %10 geri dönüştürülmüş malzeme içeren numunelerde çekme dayanımı geri dönüştürülmüş malzeme oranı arttıkça azalmaktadır ve sırası ile 168,099 MPa ve 164,23 MPa'a düşmüştür. En düşük çekme dayanımı %10 RP numunesine ait olup 164,231 MPa değeri ile %35GF-PA66'den %3 daha az çekme dayanımına sahiptir. TGA eğrilerinde, tüm numuneler benzer bir basamaklı termal bozunma süreci sergilemiştir. Mekanik geri dönüşüm işlem sayısı arttıkça, %35 cam elyaf katkılı PA6,6'nın HDT sıcaklık değerinin düştüğü görülmektedir (2 oC). DSC analizi verilerine göre erime sıcaklıklarındaki değişim ihmal edilebilecek düzeyde çok küçüktür. MFI sonuçlarında ise %35GF-PA66 'ya kıyasla bir artış görülmektedir.
Elektrikli araç batarya paketlerinde polimer nanokompozit malzeme kullanımlarının araştırılması
Bu tez çalışmasında, elektrikli araç (EV) batarya paketlerinde kullanılmak üzere hibrit polimer nanokompozitler geliştirerek, bu nanokompozitlerin termal ve mekanik özelliklerinin iyileştirirken elektriksel yalıtımlarının korunması hedeflenmiştir. Elektrikli araçlara olan talep arttıkça, düşük menzil ve batarya performansı gibi temel sorunların çözülmesi önemli hale gelmiştir. Bu soruna karşı geliştirilebilecek çözümlerden biri de aracın ağırlığını azaltmaktır. Böylelikle enerji tüketimi azalacak ve batarya ömrü artabilecektir. Bu amaçla, hafif, maliyet açısından uygun ve geri dönüştürülebilir polimer nanokompozitlerin, otomotiv üretiminde kullanılan geleneksel ağır metallerin yerine bir alternatif olabilmeleri önem kazanmıştır. Bu çalışmada, polimer matris olarak polipropilen (PP) seçilmiştir. İlk aşamada, PP'nin termal iletkenliğini ve mekanik dayanımını artırmak amacıyla eşit miktarlarda hegzagonal bor nitrür (hBN) ve silisyum karbür (SiC) katkıları, farklı toplam ağırlıkça oranlarda (%20, %40 ve %50) PP matris içerisine eklenerek PP/hBN/SiC nanokompozitler üretilmiştir. İkinci aşamada ise, katkıların polimer matrisi ile uyumunu artırabilmek ve nanokompozit yapının nihai özelliklerini iyileştirmek amacı ile, hBN ve SiC parçacıklarının tetraetil ortotitanat (Ti) ile kaplandığı PP/Ti/hBN/Ti/SiC polimer nanokompozit numuneler de benzer ağırlıkça oranları (%20, %40 ve %50) ile üretilmiştir. Numuneler, mekanik karıştırma ve basınçlı kalıplama yöntemleri ile karakterizasyon yöntemlerine uygun olarak hazırlanmışlardır. Bu çalışma, polipropilen matrisine hexagonal bor nitrür ve silisyum karbür katkılarının eklenmesinin, malzemenin mekanik, termal, elektriksel ve yangın dayanım özellikleri üzerinde önemli iyileşmeler sağladığını göstermektedir. Katkı oranı arttıkça, polipropilenin elastik modülü %57 oranında artmış ve mekanik sertlik belirgin şekilde iyileşmiştir; ancak %40 ve %50 gibi yüksek katkı oranlarında bazı mekanik özelliklerde azalmalar gözlemlenmiştir. Ayrıca, titanat uyumlaştırıcı ajanının katkı maddelerinin homojen dağılımını sağlayarak esneklik ve darbe dayanımını artırdığı da bulunmuştur. Çekme dayanımında, özellikle %40 ve %50 katkı oranlarında belirgin azalma gözlemlenirken, titanat kaplamalı numunelerde çekme dayanımı daha az düşmüştür. Termal analizler, katkıların PP'nin ısıl özelliklerini iyileştirirken, aşırı katkı oranlarının olumsuz etkiler yaratabileceğini de göstermiştir. Termal iletkenlik, %20 hBN/SiC katkılı numunelerde saf PP'ye kıyasla %216 artarken, titanat kaplamalı numunelerde bu artış %248'e çıkmıştır. Bu sonuçlar, polipropilen bazlı nanokompozitlerin endüstriyel uygulamalar için potansiyel taşıdığını ve optimizasyon gerekliliğini vurgulamaktadır. Bu çalışma, Doç. Dr. Meral AKKOYUN KURTLU'un yürütücüsü olduğu 223M505 numaralı TÜBİTAK 1002-A projesi kapsamında tamamlanmıştır.
Polihidroksiüretanın yeşil sentezi ve polikapropakton ile oluşturulan karışım filmlerin özelliklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, izosiyanat içermeyen, çevre dostu polihidroksi üretan polimerlerinin yeşil sentez yöntemi ile üretimi gerçekleştirilmiş ve bu polimerlerin biyobozunur bir poliester olan polikaprolakton matrisi ile karışım haline getirilerek karakterizasyonu yapılmıştır. Monomer olarak digliserol dikarbonat, çapraz bağlayıcı olarak Tris(2-aminoetil) amin ve ana diamin olarak trimetilheksametilendiamin kullanılmıştır. Sentez işlemleri çözücüsüz ortamda gerçekleştirilerek çevresel etkiler en aza indirilmeye çalışılmıştır. Sentezlenen polihidroksi üretan/polikaprolakton karışımlar %5, %10 ve %15 oranlarında polihidroksi üretan içerecek şekilde hazırlanmıştır. Üretilen yapıların FT-IR, DSC, TGA, SEM, temas açısı ölçümü, mekanik testler ve şişme testi gibi çeşitli karakterizasyon yöntemleriyle kimyasal, termal, yüzey ve mekanik özellikleri detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Elde edilen veriler, polihidroksiüretan ilavesiyle polikaprolaktonun hidrofobik yapısının önemli ölçüde değişerek daha hidrofilik hale geldiğini, bununla birlikte düşük oranlı polihidroksi üretan katkısının (%5) mekanik dayanımında artış sağladığını göstermektedir. Termal analizler, polihidroksi üretanın kristallenme davranışını baskıladığını ve çok aşamalı bozunma yapısı kazandırdığını ortaya koymuştur. Sonuç olarak, yeşil kimya prensiplerine uygun şekilde sentezlenen polihidroksi üretan/polikaprolakton karışımların, biyomedikal uygulamalarda (özellikle yara örtüleri gibi) potansiyel kullanım alanlarına sahip olduğu gösterilmiştir. Bu çalışma, izosiyanatsız poliüretan sistemlerinin çevre dostu alternatif olarak endüstriyel ve akademik alanda daha fazla araştırılması gerektiğini vurgulamaktadır.
Otomotiv sektörüne yönelik biyoesaslı kalsiyum karbonat ve alüminyum trihidrat ile güçlendirilmiş cam elyaf/polyester kompozitlerin geliştirilmesi
Günümüzde doğal atıkların yüksek katma değerli malzemelere dönüştürülmesi, sürdürülebilir malzeme geliştirme yaklaşımlarında önemli bir yer tutmaktadır. Bu bağlamda, kalsiyum karbonat açısından zengin olan yumurta kabuğu atıkları, polimer esaslı kompozitlerin çevre dostu ve maliyet etkin şekilde güçlendirilmesi amacıyla umut vadeden bir biyodolgu alternatifi olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada, atık yumurta kabuğu ve alüminyum trihidrat (ATH) ile güçlendirilmiş cam elyaf takviyeli polyester kompozitler el yatırması yöntemi ile üretilerek katkıların kompozit performansına etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, toplam reçine ağırlığının %10'u olacak şekilde yalnızca yumurta kabuğu ve yalnızca ATH içeren kompozitlerin yanı sıra, yumurta kabuğu:ATH oranı 5:5, 2,5:7,5 ve 7,5:2,5 olan hibrit kompozitler hazırlanmıştır. Laminasyon sürecinde keçe ve bezayağı dokuma cam elyaf (300 gr/m²) takviyeleri sırasıyla toplamda 7 tabakadan oluşan kompozit eldesi için kullanılmıştır. Kompozitlerin yapısal özellikleri Fourier dönüşümlü kızılötesi (FT-IR) spektrofotometresi ve morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak belirlenmiştir. Kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi için çekme testi, üç nokta eğme testi ve darbe testleri yapılmıştır. Kompozitlere UL94 yatay yanmazlık testi uygulanmıştır. Sonuç olarak cam elyaf takviyeli polyester esaslı kompozite yalnızca yumurta kabuğu ilavesi ile eğme modülünde, çekme ve darbe dayanımında artış meydana gelmiştir. Yumurta kabuğu ve ATH'nın bir arada kullanımı ile kompozitlerin çekme mukavemetinde az bir miktarda artış meydana gelirken kopma uzaması değerlerinde yaklaşık %45'lik bir azalma tespit edilmiştir. Yanma özellikleri incelendiğinde katkı ilavesi ile kompozitlerin yanma süreleri uzamıştır. Tüm kompozitler yavaş yanan (HB) malzeme olarak sınıflandırılmıştır.
Vinil metil silikon kauçuklarda farklı katkı malzemelerin reolojik, mekanik ve mikroyapı özellikler üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Vinil metil silikon (VMQ) kauçuklar otomotiv endüstrisi ve turboşarj teknolojisinin ayrılmaz bir parçasıdır ve bu alandaki verimliliği ile güvenilirlikleriyle bu sistemlere önemli katkılar sağlamaktadırlar. Bu silikon temelli malzemeler olağanüstü ısı direnci, yağ ve yakıt direnci, üstün sızdırmazlık özellikleri ve çevresel faktörlere karşı direnç sunmaktadır. Turboşarj uygulamalarında, en uygun performans ve uzun raf ömrü sağlamak için VMQ kauçuklar kritik bir rol oynamaktadır. Kauçuk karışımlarının genel özellikleri yalnızca elastomerlerin doğasıyla değil, aynı zamanda diğer katkı maddelerinin özellikleriyle de etkilenerek nihai ürünü oluşturur. Bu yüzden beyaz katkı maddelerinin seçimi, bileşenlerin viskozitesini, kürlenme özelliklerini ve mekanik özelliklerini etkiler ve bu durum, malzemenin ekstrüde edilebilirliği açısından çok önemlidir. Bu katkı maddeleri aynı zamanda vulkanizasyon prosesini etkileyerek malzemenin nihai özelliklerinde değişime sebebiyet vermektedir. Bu çalışma, üç farklı katkı maddesinin kauçuk karışımlarının reolojik, mekanik ve mikroyapı özellikleri üzerindeki etkilerini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu anlamda, üç farklı kaktı maddesi üzerinde yoğunlaşılmıştır: silika-kaolinit karışımı (SK), amorf silika (AS) ve wollastonit (W). Bu katkılar, ağırlıkça %10, 20 ve 30 oranlarında VMQ kauçuk içerisine eklenerek en uygun mekanik özellikler belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen reolojik analiz sonuçları, silikanın karışımların viskozitesi ve boyutsal stabilite özellikleri üzerinde olumlu bir etki yarattığını göstermiştir. AS malzemesi, karışımların viskozite modülünü artırarak, VMQ/AS kompozitleri daha dayanıklı hale getirmiştir. Buna karşın, SK ve W katkıları, VMQ/SK ve VMQ/W kompozitlerin reolojik davranışı olumsuz etkileyerek karışımların viskozitelerinin düşmesine sebep olmuştur. Mekanik test sonuçları değerlendirildiğinde, VMQ/AS kompozit hariç, genel olarak karışımların dayanıklılığında bir artış gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, katkı türü, VMQ kauçuk karışımlarının reolojik ve mekanik özelliklerini şekillendirmede kritik bir rol oynamaktadır. Bu çalışma, endüstriyel uygulamalar için özel kauçuk karışımları formülasyonlarının optimizasyonu adına önemli bir veri tabanının oluşturulmasında katkı sağlayacaktır.
Çapraz bağlanma yoğunluğunun nitrozamin güvenli doğal kauçuğun mekanik özellikleri ile mooney-rivlin yaklaşımı kullanılarak değerlendirilmesi
Kauçuk ürünlerin çapraz bağlanma yoğunluğu (XLD), sertlik ve çekme mukavemeti gibi fiziksel ve mekanik özelliklere yansıyan ilginç parametrelerden biridir. Flory-Rehner yaklaşımı XLD' nin belirlenmesinde en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Ancak organik solvent gereksinimi, polimer karışımlarında uygulama karmaşıklığı ve uzun test süresi uygulamadaki temel zorluklardır. Öte yandan mekanik testlere dayanan Mooney-Rivlin yaklaşımı XLD' nin solvent gerektirmeden daha pratik bir şekilde hesaplanmasını sağlamaktadır. Tetrametil thiuram disülfür (TMTD), kauçuk endüstrisinde yaygın olarak kullanılan hızlandırıcılardan biridir. Ancak vulkanizasyon işlemi sırasında yan ürün olarak kanserojen nitrozaminler üretilebilir. Tetrabenzil thiuram disülfür (TBzTD) ise nitrozamin açısından güvenli bir hızlandırıcıdır. Bu çalışmada TMTD'ye alternatif olarak TMTD (NRT-1) ve TBzTD (NRT-2) kullanılarak doğal kauçuk (NR) bazlı bileşiklerin XLD değerleri Flory-Rehner ve Mooney-Rivlin denklemi ile belirlenmiştir. Ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır. Vulkanizasyonlar 150, 160 ve 170 ºC'de gerçekleştirildi. Flory-Rehner ve Mooney-Rivlin tarafından belirlenen XLD sonuçları arasında bir korelasyon gözlendi. İncelenen tüm sıcaklıklar için NRT-2, NRT-1'den daha yüksek XLD gösterdi. Ayrıca her iki kürleme sisteminde artan sıcaklıkla XLD'lerin azalması elde edildi. Optimum çekme mukavemeti (21 MPa) ve yırtılma mukavemeti (43 N/mm) özellikleri NRT-1 için 150 ºC'de gözlemlendi. Aynı sıcaklıkta NRT-2'nin daha yüksek çekme ve yırtılma mukavemeti sırasıyla 25 MPa ve 48 N/mm olarak belirlendi. Bu sonuçlardan şu sonuca varılmıştır. Mooney-Rivlin, pratik, ekonomik ve solvent içermeyen bir yöntem olmasının yanı sıra XLD tayini için güvenilir bir yöntem olarak önerilmektedir. NRT-3, NRT-4 ve NRT-5 çalışmasında birden farklı polimer kullanılarak çapraz bağ yoğunlukları ve fiziksel mukavemetleri ölçüldü. Farklı polimerlere sahip reçetelerin çapraz bağ yoğunluk ölçümü için metot doğrulaması yapıldı
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
Medikal uygulamalarda kullanılabilecek uçucu yağ içeren modifiye polivinil alkol (PVA) esaslı hidrojellerin sentezi ve karakterizasyonu
Hidrojeller; yüksek su tutma kapasiteleri, yumuşak doku benzeri elastik yapıları ve biyouyumlu özellikleri sayesinde medikal uygulamalarda yara örtüsü, doku mühendisliği iskeleleri ve kontrollü ilaç salım sistemleri gibi çok sayıda alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu amaca yönelik sıklıkla tercih edilen polivinil alkol (PVA), hidrofilik yapısı, kimyasal kararlılığı ve toksik olmaması ile dikkat çekmektedir. Ancak sınırlı fonksiyonel gruba sahip olması, çapraz bağlanabilirliğini ve çok yönlü kullanım potansiyelini kısıtlamaktadır. Bu kapsamda, PVA'nın kimyasal olarak maleik anhidrit (MA) ile modifiye edilmesi sayesinde reaktif gruplar kazandırılmış ve böylece hem UV ışık ile çapraz bağlanabilirliği hem de fonksiyonelliği artırılmıştır. Bu tez çalışmasında, modifiye edilen maleatlanmış PVA (PVA-MA), biyolojik esaslı jelatin ile 3:1 oranında karıştırılarak, N,N′-Metilenbisakrilamid (MBAm) ve etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) gibi çapraz bağlayıcılar eşliğinde UV ışığı altında kürlenerek hibrit hidrojel sistemleri sentezlenmiştir. Ardından, bu yapıya farklı oranlarda (%4, %7, %10, %13, %18) lavanta uçucu yağı ilave edilerek sistemin hem antimikrobiyal hem de emülsiyon yapılı hidrojel formu oluşturulmuştur. Böylece bu çalışmada, klasik hidrojel yapılarla birlikte hidrofobik uçucu yağ fazını kapsülleyebilen, çift fazlı ve terapötik etkili emülsiyon hidrojellerin geliştirilmesi de hedeflenmiştir. Üretilen hidrojellerin morfolojisi, termal kararlılığı, şişme değerleri ve antibakteriyal etkinlikleri incelenmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması yalnızca klasik hidrojel sistemlerinin ötesine geçerek, emülsiyon yapılı, çift fazlı, uçucu yağ yüklü hidrojel sistemlerinin tasarlandığı ve karakterize edildiği yenilikçi bir yaklaşım sunmaktadır. Elde edilen sistemlerin, özellikle biyomedikal alanda antibakteriyel yara örtüleri olarak kullanılabilecek potansiyele sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, UV ile çapraz bağlanması sayesinde, endüstriyel üretime uygun, çevre dostu ve hızlı kürlenebilen bir malzeme sistemi geliştirilmiştir.
Polipropilen malzemenin uv katkısı etkisi ile yüzey gerilimini değiştirerek boya tutuculuğunun değerlendirilmesi
Bu tez, polipropilen malzemesinin UV stabilizatörü katkıları ile yüzey geriliminin değiştirilmesi ve bu değişikliğin boya tutuculuğu üzerindeki etkilerinin incelenmesini amaçlamaktadır. Polipropilen, hafifliği ve dayanıklılığı ile birçok endüstriyel uygulamada kullanılan bir termoplastik malzemedir . Bu malzemenin yüzey özelliklerini iyileştirmek için UV stabilizatörü katkılarıyla modifikasyonu mümkündür. Ancak, UV ışınlarının polipropilenin yapısı üzerindeki etkileri ve bu değişikliklerin boya tutma özellikleri üzerindeki rolü, mevcut literatürde sınırlı şekilde ele alınmıştır. Bu çalışma, UV stabilizatörü katkılarının polipropilen yüzeyindeki etkilerini detaylı bir şekilde inceleyerek, malzemenin boya tutma yeteneğini artırmak için yeni stratejiler geliştirmeyi amaçlamaktadır. Tezde, polipropilenin kimyasal ve yapısal özellikleri, UV stabilizatörü katkılarının polipropilen yüzeyi üzerindeki modifikasyonu ve bu modifikasyonun boya tutuculuk mekanizması ile ilişkisi kapsamlı bir şekilde ele alınmıştır. Araştırma kapsamında, UV stabilizatörü katkılarının polipropilen yüzeyinin gerilimine olan etkileri deneysel verilerle ortaya konmuş ve bu değişimlerin boya tutma üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Ayrıca, polipropilen yüzeylerinin UV stabilizatörü katkıları ile modifiye edilmesinin ardından, yüzey gerilimi ile boya tutuculuk arasındaki ilişki incelenmiş ve boya tutuculuğunu etkileyen çeşitli faktörler detaylı bir biçimde analiz edilmiştir. Çalışmanın sonuçları, UV stabilizatörü katkılarının polipropilenin yüzey özelliklerinde önemli değişiklikler yaratarak, malzemenin boya tutma kapasitesini artırabileceğini ortaya koymaktadır. Bu bulgular, polipropilenin daha verimli bir şekilde kullanılabilmesi için yeni iyileştirme olanakları sunmakta ve aynı zamanda malzeme mühendisliği ile endüstriyel uygulamalarda önemli katkılar sağlamaktadır. Bu çalışma, polipropilen malzemelerinin daha dayanıklı ve fonksiyonel hale gelmesi adına uygulamalı çözüm önerileri sunmaktadır. Anahtar kelimeler: Polipropilen, UV stabilizatörü katkısı, Yüzey gerilimi, Boya tutuculuk, Malzeme modifikasyonu, Deneysel yöntemler.
Tez adı otomotiv plastik parça üretiminde taguchı ile moldflow kalıplama sürecinin optimizasyonu
Plastik enjeksiyon kalıplama yöntemi, otomotiv sektöründe hafiflik, düşük maliyet ve tasarım esnekliği gibi avantajları sayesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemde, parçanın geometrik doğruluğunu etkileyen çarpılma ve hacimsel çekme gibi istenmeyen deformasyonlar sıkça gözlemlenmektedir. Bu tür boyutsal sapmalar, parçanın montaj uyumunu ve işlevselliğini olumsuz etkileyebilmektedir. Bu bağlamda, üretim öncesinde gerçekleştirilen bilgisayar destekli simülasyon analizleri, hataların erken aşamada tespiti ve giderilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Moldflow yazılımı, enjeksiyon sürecini sanal ortamda modelleyerek süreç parametrelerinin optimize edilmesine olanak tanımakta, böylece zaman ve maliyet tasarrufu sağlamaktadır. Öte yandan, bu tür süreçlerde çok sayıda faktör ve seviye kombinasyonu bulunduğundan, deney sayısını azaltarak optimum koşullara ulaşmayı amaçlayan Taguchi deney tasarım yöntemi de etkin bir araç olarak öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, otomotiv aydınlatma sistemlerinde kullanılan dış trim parçalarının boyutsal kararlılığını artırmak amacıyla malzeme ve proses parametrelerinin birlikte optimize edilmesi hedeflenmiştir. Çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, farklı dolgu türleri (talk, cam elyafı, karbon elyafı, kalsiyum karbonat, wollastonit) ve katkı oranları (%10, %20, %30) kullanılarak oluşturulan 15 farklı polipropilen (PP) kompozit yapı için Moldflow simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen çarpılma ve hacimsel çekme değerleri, Taguchi L16 deney dizisi kapsamında değerlendirilmiş; "daha küçük daha iyidir" (Smaller-is-Better) kriterine göre S/N (Sinyal/Gürültü) oranları hesaplanmıştır. Yapılan analizler sonucunda, %30 talk dolgulu PP bileşimi, her iki çıktı açısından en dengeli ve kararlı sonuçları vermiştir. İkinci aşamada, seçilen bu optimum malzeme için dört temel proses parametresi (erime sıcaklığı, kalıp sıcaklığı, enjeksiyon süresi ve soğuma süresi) üç seviyede tanımlanarak L27 ortogonal Taguchi deney tasarımı uygulanmıştır. Moldflow simülasyonları sonucunda, her kombinasyona ait çarpılma ve hacimsel çekme değerleri için ortalama S/N oranları hesaplanmış ve çoklu çıktı optimizasyonu yapılmıştır. Elde edilen bulgulara göre, Deney 18 (erime sıcaklığı: 220 °C, kalıp sıcaklığı: 50 °C, enjeksiyon süresi: 4 s, soğuma süresi: 40 s) tüm kombinasyonlar içerisinde en iyi genel performansı sunmuştur. Bu deneyde çarpılma değeri 0,25 mm ile minimum, hacimsel çekme değeri ise %0,73 ile kabul edilebilir seviyede bulunmuştur. Ayrıca, +7,30'lik ortalama S/N oranı ile de en yüksek toplam kalite puanı elde edilmiştir. Optimum koşullara ait Moldflow analiz görselleri, malzemenin kalıp içinde homojen dağıldığını, iç gerilmelerin dengeli yayıldığını ve çarpılma yönlerinin merkezden çevreye simetrik dağıldığını göstermektedir. Bu sonuçlar, literatürde yer alan dengeli soğuma, yüksek kalıp sıcaklığı ve uygun erime viskozitesinin kalite üzerindeki etkilerini desteklemektedir. Ayrıca, tüm analizlerin fiziksel üretim yapılmadan yalnızca simülasyon ortamında gerçekleştirilmiş olması, çalışmanın zaman ve maliyet açısından önemli bir endüstriyel katkı sunduğunu göstermektedir. Sonuç olarak bu tez, malzeme seçimi ile proses parametresi optimizasyonunun bir arada değerlendirilmesini sağlayan bütüncül bir yaklaşım sunmaktadır. Literatürde sınırlı sayıda yer alan bu tür entegre analizlerin, üretim öncesi karar süreçlerine sistematik bir katkı sunduğu ve gelecekteki mühendislik uygulamaları için tekrarlanabilir bir model oluşturduğu düşünülmektedir.
Yün lif incelik ve türünün iplik özellikleri üzerine etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada yün lif cins ve inceliklerinin iplik özelliği üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışma kapsamında 17,5 µ, 18,5 µ, 20,5 µ, 24 µ, 27 µ, 30 µ, 36 µ, 34 µ mohair karışım, 34 µ alpaka karışım ve 38 µ lincoln karışım yün lifleri kullanılmıştır. İplik üretimi endüstriyel ölçekte yapılmıştır. Üretilen ipliklere; iplik kopma mukavemeti ve kopma uzama oranı, iplik tüylülüğü, iplik düzgünsüzlüğü, iplik-metal sürtünme katsayısı, iplik esnekliği, boncuklanma ve yüzey değişimi, ısı iletimi, iplik doğrusal yoğunluğu ve tuşe analizleri uygulanarak iplik özellikleri ölçülmüştür. Üretilen 10 farklı yün çeşidinden elde edilen ipliklerin; lif inceliği küçüldükçe iplik mukavemeti ve kopma uzama oranı artmıştır. İplik yumak tuşesindeki değişimin yün lif inceliğinin artmasıyla tuşenin düştüğü gözlemlenmiştir. İplik tüylülüğünün yün lif çapı arttıkça arttığı görülmüştür. Yün lifi inceldikçe iplik düzgünsüzlüğünün de arttığı görülmektedir. İplik esnekliğinin yün lif çapı arttıkça azaldığı görülmüştür. Boncuklanma ve yüzey değişimi yün lif kalınlığı arttıkça azalmıştır. Isıl direncin hem yün lif inceliğine hem de koyunların yetişme bölgesine bağlı olarak değiştiği görülmüştür. İplik-metal sürtünme katsayısı lif yüzey özelliği ile ilgili olup lif yüzeyindeki pulcukların değişimi ile değiştiği görülmüştür.
3B yazıcı platformu yardımıyla üretilen antibakteriyel ultrafiltrasyon membranlarının yapı ve performanslarının incelenmesi
Ultrafiltrasyon membran teknolojisi, su arıtımından biyoteknolojiye kadar geniş bir alanda kritik öneme sahip olsa da üretim süreçlerindeki standardizasyon eksikliği ve işletme verimliliğini düşüren biyolojik kirlenme problemleriyle kısıtlanmaktadır. Bu doktora tezi, söz konusu iki temel soruna bütüncül bir çözüm sunmak amacıyla, metodolojik olarak hassas laboratuvar ölçekli bir üretim platformunun geliştirilmesini ve malzeme bilimi açısından antibakteriyel özelliğini yenileyebilen membranların sentezlenmesini amaçlamaktadır. Çalışmanın ilk aşamasında, laboratuvar ölçekli membran üretimindeki tekrarlanabilirlik sorununu aşmak amacıyla, ticari bir 3B yazıcı herhangi bir donanımsal modifikasyona gerek duyulmadan hassas bir film döküm platformuna dönüştürülmüştür. Bu platform kullanılarak polietersülfon membranların morfolojisi ve performansı üzerinde etkili olan döküm sıcaklığı, çekim hızı, koagülasyon banyosu sıcaklığı ve membran kalınlığı parametreleri tek seferde tek değişken yöntemi kullanılarak optimize edilmiştir. Analizler sonucunda 60 oC döküm sıcaklığı, 65 mm s-1 çekim hızı, 30 oC koagülasyon banyosu sıcaklığı ve 50 μm aplikatör aralığının, yüksek akı (271 L m-2 sa-1) ve yüksek seçicilik (%95 üzeri BSA tutma) dengesini sağlayan optimum koşullar olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, biyolojik kirlenmeye karşı sürdürülebilir bir çözüm geliştirmek amacıyla N-halamin esaslı hidantoin halkaları içeren fonksiyonel bir homopolimer sentezlenmiş ve optimum koşullarda PES matrisine katkılanmıştır. Klorlama işlemiyle aktive edilen N-halamin katkılı membranlar, %0,31 aktif klor yüklemesi ile güçlü bir oksidatif potansiyel kazanmıştır. Antibakteriyel testlerde, bu membranlar hem Staphylococcus aureus hem de Escherichia coli bakterilerine karşı sadece 15 dakikalık temas süresinde %100 oranında tam inaktivasyon sağlayarak aktif bir biyosidal bariyer görevi görmüştür. Çalışmanın en özgün bulgusu, geliştirilen membranların yenilenebilir kirlenme direnci özelliğidir. Ticari sodyum hipoklorit ile yapılan kimyasal temizleme işlemi, membran yüzeyini temizlemenin yanı sıra, N-halamin yapılarını da aktive etmiştir. Artan yüzey hidrofilikliği ve oksidatif etki sayesinde membranların tersinmez kirlenme oranı %1,4 seviyesine indirilmiş ve tekrarlı kirlenme döngüleri sırasında %98,6 gibi yüksek bir akı geri kazanım oranına ulaşılmıştır. Sonuç olarak bu tez, 3B yazıcı teknolojisi ile akıllı malzeme kimyasını birleştirerek, uzun ömürlü, yüksek performanslı ve kendini yenileyebilen yeni nesil membranların geliştirilmesinde öncü bir yaklaşım ortaya koymuştur.
Safra asidi, poli (ε-Kaprolakton) ve ʟ-Lizin diizosiyanat etil ester bazlı poliüretanların sentezi ve biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi
Günümüzün gelişen dünyasında, biyo bazlı malzemelere olan ihtiyaç artan bir eğilim göstermektedir. Bu biyo-esaslı malzemelerin gerekliliği önemli ölçüde artmış, bu da onları çok sayıda uygulamada yaygın olarak kullanılan malzemelerden biri haline getirmiştir. Bu senaryoda, poliüretanlar ve poliaktonlar uygun adaylar olarak ortaya çıkmakta ve şu anda ambalaj ve gıda endüstrilerinden tıbbi ve farmasötik uygulamalara kadar çeşitli alanlarda uygulamalar bulmaktadırlar. Diğer taraftan, safra asitleri ise vücutta önemli biyolojik rol oynayan doğal bileşiklerdir. Bu nedenle, biyouyumlu ve bozunur polimerlerin yapı taşları olarak tercih edilen adaylardır. Ayrıca elde edilecek malzemenin yapısında biyolojik olarak uyumlu ve toksik olmayan bir diizosiyanat olan ʟ-lizin diizosiyanat etil esterin varlığı, kullanılacak uygulamaya bağlı olarak farklı bir bakış açısı verebilir. Bu tezde, bir dizi çevre dostu poliüretan (PU) film başarıyla sentezlendi. Bu amaçla, sırası ile ε-kaprolaktonun (ε-CL) kolik asit (CA) başlatıcısı varlığında halka açma polimerizasyonu (ROP) ile elde edilen CA bazlı poli(ε-kaprolakton) (CA-PCL) ile ve ʟ-Lizin diizosiyanat etil ester (ʟ-LDI) arasında basamaklı büyüme polimerizasyonu (SGP) gerçekleştirildi ve çözelti döküm yöntemi kullanıldı. ε-CL monomerinin farklı besleme oranlarının (CA:ε-CL=1:60, 1:75 ve 1:90, mol olarak) PU'ların özelliklerine etkisi, fourier transform kızılötesi (FT-IR) ve proton nükleer manyetik rezonans (1H-NMR) spektroskopileri, jel geçirgenlik kromatografisi (GPC), su temas açısı (WCA) ölçümleri, termogravimetrik ve diferansiyel taramalı kalorimetri analizleri (TGA ve DSC) ve mekanik testler ile ayrıntılı olarak araştırıldı. Ayrıca, elde edilen PUR'lerin bozunma davranışlarını belirlemek için domuz pankreas lipazının yokluğunda veya varlığında biyolojik bozunma testleri yapılmıştır. PU omurgasında daha yüksek oranda ε-CL tekrarlayan birimlerin hidrofobiklik, termal ve mekanik özelliklerde iyileşmeye neden olurken, bozunma davranışında bozulmaya neden olduğu bulundu. Ayrıca, biyolojik bozunma çalışmaları, CA-PCL-PU'ların, CA'sız sentezlenen PCL-PU'ya kıyasla hem hidrolitik hem de enzimatik ortamda daha fazla bozunabilir olduğunu ortaya koydu. Bu tez çalışmasının sonuçları, CA, PCL ve ʟ-LDI bazlı biyolojik olarak parçalanabilen PU filmlerin özellikle doku mühendisliği ve yara pansumanlarında uygulama için büyük potansiyele sahip olduğunu kanıtlamıştır.
Tek-zincirli polimerik nanoparçacıkların çapraz-bağlı polimer matrislerde kullanımı, ısıl-mekanik ve morfolojik özelliklere etkilerinin incelenmesi
Polimer bilimi içerisinde birçok nanoparçacık çeşidi hala araştırma konusu olmakla beraber bu nanopartiküller genel itibariyle çözücü içerisinde çözünmemektedirler (TiO2, SiO2, kalsit ve türevleri). Bunların dışında fulleren (C60), polisilseksioksan (POSS) ve siklodekstrinler de (nanoboyutlardaki parçacıklar) polimer matrisi veya çözücüler içerisinde çözünebilen nanoparçacıklar olarak kullanılmaktadırlar. Son yıllarda polimer nanoparçacık (nanopartikül) kavramı ortaya çıkmış ve nano-boyutlardaki kimyasalların üretilmesinde yepyeni bir kapı açmıştır. Polimerik nanoparçacık kavramı polimer zincirlerinin kendi içerisinde (intramoleküler) kovalent veya kovalent olmayan bağlarla çapraz bağlanarak katlanma esasına dayanmaktadır. Polimerik zincirlerin çapraz bağlanma yöntemleriyle katlanarak oluşturduğu partiküller literatürde "Tek Zincirli Polimerik Nanoparçacık (Single-Chain Polymeric Nanoparticle, (SCNP))" olarak isimlendirilmektedir. Çözücü içerisinde dağılmak yerine çözünebilen bu yapılar, uygun polimer matrislerinde de homojen dağılım sergileyerek, daha üstün özellikli kompozit malzemelerin üretilmesine olanak sağlamaktadırlar. Bu tez kapsamında ağırlıkça %0.5-3.0 aralığında nanoparçacık ihtiva eden çapraz bağlı polimer matrisli kompozit malzemeler hazırlanacak ve nanoparçacık içermeyen termosetlerle karşılaştırılarak polimer malzemelerin ısıl, mekanik ve morfolojik özellikleri incelenecektir.
Poli(laktik asit) karışımlarının hazırlanması ve karakterizasyonu
Poli(laktik asit) (PLA), en çok kullanılan biyopolimerlerdendir. PLA'nın biyoparçalanabilir yapısı onun ambalajdan tekstil endüstrisine kadar birçok alan için sürdürülebilir, gelecek vaat eden ve popüler bir hammadde yapmaktadır. Geniş uygulama alanlarının olması PLA'nın işlenebilirliğinden kaynaklanmaktadır. PLA filmler ekstrüzyon film şişirme, ekstrüzyon film dökme yöntemleriyle üretilebilmektedir. 3D ürünler şişirerek kalıplama, termoform ve enjeksiyon kalıplama ile üretilebilmektedir. Ayrıca PLA lif üretimi için de uygun bir polimerdir ve eriyikten eğirme ve çözeltiden eğirme gibi farklı prosesler kullanılabilmektedir. PLA diğer geleneksel polimerlerle kıyaslandığında enerji gereksinimi ve karbon ayak izi açısından birçok avantaja sahiptir. PLA rijit bir polimer olduğu için, esnekliği düşüktür ve kopma uzama değerleri genellikle düşüktür. Bu PLA esaslı ürünlerin en önemli problemlerinden birisidir. PLA'nın kopma dayanımı ve elastik modül gibi mekanik özellikleri elastik ambalaj uygulamalarındaki kullanımını sınırlandırmaktadır. PLA'nın ısıl, morfolojik ve mekanik özelliklerinin modifiye edilmesi için farklı polimerlerle karışımları yapılmaktadır. Endüstriyel uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılan poli(stiren-b-(etilen-ko-bütilen)-b-stiren) (SEBS), hem elastomerik hem de termoplastik özellikler göstermesi açısından önemli bir polimerdir. Stiren ve etilen bütilen bloklarından oluşan blok kopolimer yapısındaki SEBS, yüksek rezilyans değerlerine ve yüksek kopma uzamasına sahiptir. Bu çalışmada, PLA'nın özelliklerinin değiştirilmesi amacıyla SEBS, polimeri kullanılmıştır. Farklı oranlarda karıştırılmış PLA/SEBS filmler üretilmiş ve filmlerin morfolojik, yapısal, ısıl ve mekanik özellikleri karakterize edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Polimer karışımları, Poli(laktik asit), Poli(stiren-b-(etilen-ko-bütilen)-b-stiren) (SEBS), Çözeltiden karışım
Fonksiyonel polimer kompozitlerden üretilen esnek elektroniklerin elektromekanik algılama özellikleri
Polymers that are lightweight, easily processable, and have different morphological, thermal, mechanical, and electrical properties, are generally preferable for various applications such as electronics, automotive interiors, outdoor products, biomedical, etc. thanks to their tunable properties. With the incorporation of filler/additive materials, some properties of the polymeric matrix can be changed. For instance, for the applications those require electrical conductivity, electrically conductive polymer composites are fabricated with the addition of conducting filler material into the insulating polymer matrix. In this case, not only filler properties but also matrix properties are of significance in terms of the final properties of the conductive composites. In this work, to observe the effect of filler and matrix type on piezoresistive sensing performance, different nanocomposites were prepared. Two different poly[styrene-b-(ethylene-co-butylene)-b-styrene] (SEBS) with different block ratios (styrene to ethylene-butylene ratio (S/EB): 13/87 and 19/81) and three different filler systems were used including carbon black (CB), vapor grown carbon nanofibers (VGCNFs), and mixture of CB and VGCNF (VGCNF:CB = 1) at the filler concentration between 0.5 to 6.5 wt% for the first time in the literature. In the first step of this study, flexible conductive polymer composites were fabricated and their morphological, electrical, mechanical properties and piezoresistive sensing performance were investigated depending on filler type, filler concentration, and matrix type. Regarding to the percolation behavior, composite sets were found to be used as strain sensors. However, the sensitivity of hybrid filler-based nanocomposites was higher that could be given as the novelty of the study. The nanocomposite with 3.5 wt% CB-VGCNF hybrid filler showed the gauge factor (GF) around 333 that was one of the highest sensitivity obtained for SEBS based hybrid nanocomposites in the literature. The reason was the unique conductive network formation with the addition of VGCNF into CB. Not only decrease in percolation concentration was observed compared to CB-filled nanocomposites but also formation of new unique conductive network morphology was achieved that was highly sensitive to strain deformation because of additional junctions between low and high aspect ratio fillers. In the final step of the study, a textile-based sensor was fabricated from the hybrid nanocomposites by coating on the fabric surface, and its morphological, and electromechanical properties were also characterized. The GF of the textile-based piezoresistive strain sensor was found around 108 that was also reported for the first time in the literature.
Silikon kauçuğunun cam-sır yüzeylere adezyon arttırılmasını sağlayıcı malzemelerin geliştirilmesi ve performans özelliklerinin belirlenmesi
Dünyada seramik malzemelerin tarihi oldukça eskilere dayanmaktadır ve günümüzde hala üretimi ve kullanımı artarak devam etmektedir. Son günlerde oldukça yaygın bir kullanım alanına sahiptirler. Genellikle herkes tarafından bilinen tabak, bardak, mobilya kulpları vb. ürünlerin yanı sıra birçok alanda teknik porselenler kullanılmaktadır. Örneğin elektriğin şehirlerarası taşınması veya birçok farklı alanda elektriğin izolasyonu için teknik porselenler (izolatörler) kullanılmaktadır. Fakat porselenlerin üretim yükü ağır olduğundan ve rigit malzemeler olarak farklı alanlara entegre olamadıklarından bu durum farklı ihtiyaçların doğmasına sebep olmaktadır. Bu tezin oluşma sebebi ise; ince cidarlı ya da etekli malzemelerin porselen malzemelerden üretilmesi zahmetli ve zor olduğundan izolatör sektöründe yalıtımı sağlayan silikon kauçuklarıyla bir kompozit olarak üretilmesini sağlamak adına çalışmalar yapılmıştır. Halihazırda izolatör sektöründe kullanılan teknik porselenler ile izolatör sektöründe kullanılmaya devam eden silikon kauçuklarının bir arada üretilmesi adına çalışmalar yapılmıştır. İzolasyonu sağlayacak izolatörün sert bir yapıda olması gereken gövde bölgesinde porselen malzeme kullanılarak etekli ve ince cidarlı bölgelerde porselenin kolay kırılması sebebiyle esnek bir malzeme olan silikon kauçuğunun kullanılması doğrultusunda işlemler yapılmıştır. Bu çalışmada, değinilen konu ise porselen yüzey üzerine silikon kauçuğunun istenilen teknik özellikleri sağlayacak şekilde kaplanmasını gerçekleştirmektir. Bu kapsamda iki farklı astar malzeme kullanılmış ve piyasa da kullanılan porselen izolatörlerin cam-sır yüzey kaplamalı ve cam-sır kaplama olmayan porselen izolatörler üzerine su bazlı ve solvent bazlı astar kullanılarak silikon kauçuklarının kaplanmasıyla malzemeler üretilmiştir. İzolatör sektöründe istenilen özellikler baz alınarak çekme testleri, elektrik yalıtım testleri ve sıcak soğuk daldırma testleri yapılarak karakterize edilmiştir.
Fındık kabuğu ve talk dolgulu polipropilen kompozitlerin mekanik ve ısıl özelliklerinin incelenmesi
P matrisli polimer kompozitlerde, fındık kabuğu inorganik dolgu malzemesine alternatif olan bir organik dolgu malzemesi olarak kullanılabilir. Ülkemizde fındık üretiminin bol olması ve buna bağlı olarak fındık kabuğunun kolay bulunması, düşük maliyeti ve sahip olduğu kendine has rengi ile polimer matrisli kompozitlerde, fındık kabuğu dolgu malzemesi olarak tercih edilmektedir. Bu çalışmada; atık halinde ülkemiz ekonomisine bir katma değer üretmeyen ve yakılarak tüketilen fındık kabuklarından, PP içerisine talk, SEBS, SEBS-g-MA ile birlikte farklı oranlarda katılarak organik ve inorganik katkılı polimer hibrid kompozit elde edilmiştir. Fındıkkabuğu katkılı hibrid kompozitlerin mekanik özellikleri (çekme, eğme, darbe, sertlik ölçümü vb.), termal özellikleri (HDT, VICAT, DSC, MFI, TGA vb.) ve oluşan mikro yapılar (SEM) deneysel olarak incelenmiştir. PP içerisine, fındık kabuğu ve talk ilave edildiğinde, hazırlanan karışımların çekme mukavemeti düşmüş, çekme elastisite modülü ise artmıştır. Ancak SEBS ve SEBS-g-MA ilavesi sonrası çekme elastisite modülünde de düşme gözlemlenmiştir. Eğme mukavemet ve eğme elastisite modülünde genel anlamda pozitif yönde bir artış görülürken, SEBS ve SEBS-g-MA ilave edildiğinde ise elastisite modülünde düşme tespit edilmiştir. Fındık kabuğu ve talk ilavesiyle darbe mukavemetleri azalmış, ancak SEBS ve SEBS-g-MA oranın %3'ten fazla olduğu karışımlarda ise, darbe mukavemetinde artış görülmüştür. En yüksek darbe mukavemeti %9'luk SEBS-g-MA ilave edilen karışımlardan elde edilmiştir. Genel olarak fındık kabuğu ve talk ilavesiyle hazırlanan karışların, yoğunluk, HDT, VICAT, kristal erime başlama ve kristallenme sıcaklığında artış görülürken, MFI değeri ve Tm sıcaklığında azalma gözlemlenmiştir. Yapılan sertlik ölçümlerinde, tüm karışımlarda Shore D sertliğinde bir miktar artış gerçekleşmiş, fakat karışıma SEBS ve SEBS-g-MA ilave edildiğinde sertliğin düştüğü tespit edilmiştir. Yüzey parlaklık ölçümünde tüm numunelerde, fındık kabuğu rengine bağlı olarak referans numuneye oranla daha düşük GLOSS değeri ölçülmüştür. TGA ve kül testinde kalan kalıntı miktarlarının talk ile doğru orantılı olduğu ve karışımların homojen bir şekilde yapıldığı sonucuna ulaşılmıştır. Sonuç olarak, fındık kabuğunun dolgu malzemesi olarak polimer kompozit üretiminde kullanılabileceği, yapıya farklı inorganik malzeme ilavesiyle üretilen hibrid kompozitlerin mekanik ve ısıl özelliklerinin iyileştirilebileceği ve çevre ile uyumlu daha ekonomik ürünlerin üretilebileceği düşünülmektedir.
Kitosan hidroklorür tuzunun sentezi, hidrojel eldesi ve karakterizasyonları
Doğada selülozdan sonra en çok bulunan polimer kitindir. Doğada bu kadar fazla bulunmasına rağmen çözücü olarak toksik kimyasalların kullanılması ve uygulanabilirliğinin çok az olması sebebiyle kullanım alanları sınırlıdır. Kitinin deasetilasyonu sonucunda oluşan kitosan, zayıf asitlerin seyreltik çözeltilerinde kolayca çözünür ve çözelti içinde katyonik olarak bulunur. Böylece birçok bileşenle kolaylıkla reaksiyona girebilir. Kitosan ve türevleri sıklıkla biyofarmasötikler için oral uygulama amacıyla nanotaşıyıcı olarak kullanılmaktadır. Kitosanın, zayıf emilen ilaçların biyoyararlanımını artırmak için uygun özelliklere sahip güçlü bir absorpsiyon arttırıcı olduğu ve ince bağırsağa ulaşmadan önce aktif bileşenleri koruyan koruyucu ajan olduğu iyi bilinmektedir. Literatürde bulunan çalışmalarda biyouyumlu ve biyobozunur bir biyomateryal olarak kitosan türevlerinden olan Kitosan hidroklorürün kullanımının önemi vurgulanmıştır. Buna rağmen Kitosan hidroklorür esaslı hidrojel üretim metotları hakkında yeterli kaynak görülmemiştir. Kitosan hidroklorürden hidrojel sentezi için fiziksel ve kimyasal çapraz bağlayıcılar kullanılarak hidrojel sentezlenmesi ve sentezlenen hidrojellerin çeşitli karakterizasyon testleriyle özelliklerinin belirlenmesi hedeflenmiştir.
Akrilonitril bütadien stiren (AB)/sikloolefin kopolimer (COC) harmanlarının mekanik ve reolojik özeklliklerinin incelenmesi
Polimerlerin harmanlanması, yeni ve/veya seçici olarak geliştirilmiş özelliklere sahip yeni polimerik malzemelerin geliştirilmesi açısından birçok avantaj sunar. Bir polimer karışımının nihai özellikleri, doğru bileşenleri seçerek, bileşenlerin bileşimini ve faz morfolojisini değiştirerek hassas bir şekilde ayarlanabilir. Bu nedenle, literatürde, birçok araştırmacı, belirli uygulamalar için belirli bir özelliğe sahip yeni polimerik karışımların geliştirilmesi, belirli bir polimer karışımının nihai özellikleri, değişen bileşim ile optimize edilmesi, harman bileşenlerinin bir uyumlaştırıcı veya diğer kimyasal tekniklerle uyumlu hale getirilmesi ve belirli uygulamalar için belirli faz morfolojileri literatürde geniş çapta araştırılmıştır. Bu çalışmada, akrilonitril bütadien stiren (ABS) polimeri ve farklı tipte/oranda norbornen içeriğine sahip sikloolefin kopolimer (COC) esaslı kompozitler eriyik harmanlama yöntemi ile hazırlanmış ve elde edilen harmanların mekanik, morfolojik ve reolojik davranışları incelenmiştir. Farklı içeriklere sahip harmanlar laboratuvar ölçekli çift vidalı ekstrüderde hazırlanmış olup, harmanlardaki değişimler rotasyonel reometrede gerçekleştirilen testlerle incelenmiştir. Kullanılan örneklerin morfolojik özellikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Ayrıca, COC'nin ko-monomer bileşimi ile harmanların interfaz etkileşimleri, harman morfolojisi, kullanım sıcaklık limitleri ve viskoelastik özellikleri arasındaki ilişki de araştırılmıştır.
Modifiye partiküller kullanılarak pıckerıng emülsiyonların hazırlanması ve gelişmiş özellikler gösteren polidisiklopentadien esaslı, makrogözenekli kompozit malzemelerin hazırlanması
Gözenekli polimerler, gözenek morfolojilerinin sağladığı avantajlardan ötürü kataliz, çevre uygulamaları, sıvıların ve gazların depolanması, medikal uygulamalar, eczacılık uygulamaları, doku mühendisliği ve enerji depolama uygulamaları olmak üzere pek çok alanda kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasının hedefi de ayırma, saflaştırma ve/veya enerji depolama alanlarında kullanılabilecek yüksek mekanik mukavemet ve kimyasal işlevsellik gösteren polidisiklopentadien (poliDCPD)-esaslı gözenekli monolitlerin hazırlanmasıdır. Bu çalışmada, gözenekli polimerlerin hazırlanmasında gözenek morfolojinin kontrolüne olanak sağlaması ile ön plana çıkan yüksek iç fazlı emülsiyon (High Internal Phase Emulsion – HIPE) kalıplama yaklaşımı kullanılmıştır. Bu yaklaşımın temel prensibi HIPE'lerin gözenek oluşumu için bir şablon olarak kullanımına dayanmaktadır. HIPE'ler %74.05'in üzerinde iç faz hacim fraksiyonuna (Ø) sahip emülsiyonlar olarak tanımlanır. Bir HIPE'nin sürekli fazının veya her iki fazının monomerik tür(ler) içermesi durumunda, HIPE'lerin polimerleştirilmesi ile poliHIPE adı verilen makro gözenekli polimer monolitleri elde edilir. Kararlı HIPE'lerin hazırlanmasında yaygın olarak emülgatörler kullanılırken katı partiküllerin de bu amaç için kullanımı mümkündür. Partiküller ile stabilize edilen bu tür HIPE'ler, Pickering-HIPE'ler olarak adlandırılırken, bu emülsiyonlardan türetilen polimerler, Pickering-poliHIPE'ler olarak adlandırılmaktadır. Bu tez çalışmasında, emülsiyonları stabilize etmek ve elde edilen malzemelere işlevsellik kazandırmak için yüzeyi modifiye edilmiş kristalin nanoselüloz (CNC) ve kalsit partikülleri kullanılmıştır. Parçacık tipi ve yüzey modifikasyon yönteminin etkisini belirlemek için CNC ve kalsit parçacıkları farklı yaklaşımlar kullanılarak modifiye edilmiştir. Ardından, bu partiküller kullanılarak deneysel tasarım yaklaşımı ile DCPD-esaslı Pickering-HIPE'ler hazırlanmıştır. Hazırlanan Pickering-HIPE'ler polimerize edilerek üç farklı Pickering-poliHIPE monolit serisi elde edilmiştir. Her bir poliHIPE monolit serisi için, deneysel parametreler ile ortalama kavite boyutu, gözenek geçidi boyutu, spesifik yüzey alanı, gözenek hacmi, iskelet yoğunluğu, köpük yoğunluğu ve basma modülü gibi nihai malzeme özellikleri arasındaki ilişkiyi ifade etmek için matematiksel model denklemler türetilmiştir.
Polipropilen/termoplastik nişasta polimer harmanlarının enjeksiyon uygulamalarının geliştirilmesi
Mevcut araştırma çalışmaları, petrolden elde edilen malzemelerin yarattığı sorunları çözmek amacıyla çevre dostu malzeme tedarikine odaklanmaktadır. Nişasta yenilenebilir, tamamen biyolojik olarak bozunabilir ve düşük maliyetle kolayca temin edilebildiği için biyokompozit malzemeler üretmek için umut verici bir biyopolimerdir. Termoplastik nişasta (TPS) kendi başına düşük gerilme mukavemeti ve ciddi deformasyonlar gibi zayıf mekanik özellikler sergiler ve bu da ambalaj veya filmlerdeki uygulamasını sınırlar. Ek olarak, TPS yüksek higroskopiklik sunar. Nişasta matrisinde takviye maddelerinin kullanılması, bu dezavantajların üstesinden gelmek için etkili bir yoldur. Polipropilen biyolojik olarak bozunabilir takviyeler yeni ve ucuz polimer harmanları geliştirmek için kullanılmıştır. Termoplastik türevi (TPS) formundaki nişasta, geleneksel olarak paketleme için kullanılan sentetik polimerlerin yerine kullanılmaya uygun bir aday olarak ortaya çıkmıştır. Nişasta gerçek bir termoplastik polimer değildir, ancak jelatinleşmesinden sonra yeterli su ve/veya plastikleştiricilerle karıştırılarak işlenebilir. Çoğu araştırmada malzemenin plastikleştirilmesi bir nişasta dispersiyonu gliserol ile dökülerek gerçekleştirilir. TPS filmlerinin gazlara karşı düşük geçirgenliğe, zayıf su buharı bariyer özelliklerine sahip olduğu ve ambalajlamada kullanımlarından kaynaklanan gerilimlere direnmesi gerektiği bildirilmektedir. TPS nin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amacı ile polipropilen esaslı polimer harmanları hazırlandı. Hazırlanan polimer harmanlarında farklı uyumlaştırıcıların mekanik özellikler üzerindeki etkisi incelendi. Termoplastik nişastanın polipropilen ile hazırlanan harmanlarında mekanik özelliklerinde artan termoplastik nişastanın oranına bağlı olarak azalmalar olduğu bunun yanında farklı uyumlaştırıcıların devreye alınması ile kabul edilebilir ölçüde mekanik performans sergileyen örneklerin hazırlanabileceği sonucuna ulaşıldı. Anahtar Kelimeler: Polipropilen, Termoplastik nişasta, Ambalaj, Uyumlaştırıcı, Mekanik Özellikler
Polimer ahşap kompozitlerin mobilya kenar bantlarının performans özelliklerine etkisi
Ahşabın işlenmesiyle yan ürün olarak elde edilen talaş, ağaç tozu ve fiber formdaki ürünlerin polimer yapısına uygun yöntemlerle plastiğin yapısına eklenmesi ile Ahşap Polimer Kompozitler (WPC) olarak isimlendirilen bir ürün grubu ortaya çıkmaktadır. Polimer ve ağacın her birinin ayrı ayrı gösterdiği performansla kıyaslandığında çok daha üstün özelliklerle karşılaşılmaktadır. Bununla birlikte WPC'ler düşük yoğunlukta oldukları için hafiflikleri, düşük maliyetleri ve atık maddelerin tekrar değerlendirilmeleri açısından çevreci bir ürün olarak karışımıza çıkmaktadır. WPC'ler ilk olarak 1980'li yıllarda ABD de ticarileşmeye ve hayatımıza girmeye başlamışlardır. Ticarileşmeye başladığı ilk zamanlardan itibaren dış ortam (outdoor) uygulamalarıyla hayatımıza giren WPC'ler, çit, havuz kenarı döşemesi, veranda ve bahçe mobilyaları gibi uygulamalarda kullanılarak ahşaptan üretilen ürünlerdeki nispeten zayıf dayanıklılık özellikleri zaman içerisinde iyileşmiştir. Bununla birlikte atık olarak çıkan malzemelerden geri dönüştürülerek üretildikleri için çevreci yönleri ile de ön plana çıkmıştır. Bu çalışmada WPC'lerin mobilya kenar bandı olarak üretilmeleri ve ihtiyaca uygunluk ya da ihtiyacı karşılama özellikleri incelenmiştir. Plastiğin yapısına farklı tip ve şekildeki ahşap kaynaklı dolguların ilave edilmesiyle elde edilen WPC'lerin üretim süreçlerindeki şartların belirlenmesi ve renk, yapışma kuvvetleri ve yüzey çizilme direnci gibi mobilya kenar bantları için öncelikli özelliklerin ayrıca yoğunluk değerleri, termal özellikleri ve maliyet gibi özellikler açısından incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar üretime uygunluk ve uygulanabilirlik özellikleri açısından ortaya konmuştur.
PBT/COPE/LDH kompozitlerinin eriyik karıştırma yöntemiyle hazırlanması, mekanik ve termal özelliklerinin incelenmesi
Poli(bütilenteraftalat) (PBT); otomotiv, elektrik elektronik, beyaz eşya gibi sektörlerde tercih edilen mühendislik plastiklerinden biridir. Çeşitli dolgu, takviye edici ve katkıların kullanımıyla PBT'ın ısıl ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi üzerine çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, PBT polimerine ait ısıl ve mekanik özelliklerin, bir tabakalı çift hidroksit (LDH) nano dolgu çeşidi olan hidrotalsit ve kopoliester termoplastik elastomer (COPE) birlikte kullanımıyla geliştirilmesi amaçlanmıştır. Farklı oranlarda PBT, LDH ve COPE içeren polimer harmanları ve polimer kompozitleri bir çift vidalı ekstrüder kullanılarak eriyik harmanlama yöntemiyle hazırlanmıştır. Elde edilen malzemelerin morfolojik, ısıl ve mekanik özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirilen morfolojik analizlerde LDH dolgusunun polimer matrisi içerisinde homojen olarak dağıldığı gözlenmiştir. LDH varlığında, saf PBT'nin çekme ve eğme modülü değerleri ile sünme davranışlarında gelişmeler gözlenirken, COPE kullanımıyla kopmadaki uzama ve izod darbe dirençlerinde iyileşmeler elde edilmiştir. Shore D sertlik değerleri LDH içeren kompozitlerde artarken, COPE içeren harman ve kompozitlerde azalmıştır. DSC analizinde, COPE miktarına bağlı olarak erime entalpileri ve erime sıcaklıkları azalırken, kristalizasyon ve erime sıcaklıklarında LDH oranına bağlı olarak göreceli artışlar gözlenmiştir. Bununla birlikte, LDH'in PBT matris için nükleasyon ajanı etkisi gösterdiği belirlenmiştir. TGA ile gerçekleştirilen ısıl kararlılık analizlerinde, PBT içerisinde COPE kullanıldığında başlangıç bozunma sıcaklıkları artarken, LDH kullanıldığında azalmalar gözlenmiştir. LDH içeren kompozitlerin tamamında, saf PBT ve PBT/COPE harmanlarına göre yanma hızlarında azalmalar elde edilmiştir. Gerçekleştirilen UL 94 yanmazlık testlerinde, saf PBT ve PBT/COPE polimer harmanında kendini söndürebilme davranışı görülmezken, LDH varlığında saf PBT' ye yanmazlık özelliği kazandırılmıştır. Ağırlıkça %3, %5 ve %7 LDH kullanıldığında PBT'nin UL 94 dikey yanmazlık performansı V2 olarak belirlenmiştir.
Polimer nanokompozitlerin metal katalizörsüz klik tepkimeleriyle hazırlanması
Nanokompozit malzemelerin arzu edilen nihai özelliklere ulaşması için polimer matris seçimi, uygun nanodolgu seçimi, bileşenler arasındaki etkileşimler ve bunların morfolojisi gibi önemli parametreler göz önünde bulundurulmalıdır. Arzu edilen özellikleri kazandırmak için bileşenlere kimyasal modifikasyon ya da üretim sonrası modifikasyonlar gerekebilmektedir. Bu anlamda, klik kimyası reaksiyonları, polimer nanokompozitlerin özelliklerini geliştirmek için günümüzde büyük ilgi görmektedir. Bu reaksiyonlar, yüksek verim, ılımlı reaksiyon şartları, yan ürün oluşmaması, ortogonal ve stereospesifik reaksiyon ve fonksiyonel grup çeşitliliği gibi avantajlara sahiptir. Kantitatif verimliliğin yanı sıra, birçok fonksiyonel gruba ve reaksiyon koşullarına toleransının olması nanokompozitlerin hazırlanmasında önem arz etmektedir. Ayrıca metal katalizörsüz olarak gerçekleştirilebilen elektronca eksik alkin-azit klik reaksiyonu (AAC), Diels-Alder (DA) gibi klik reaksiyonları, toksisite hassasiyeti olan uygulamalar için oldukça dikkat çekicidir konumdadır. Bu tez çalışmasında farklı klik reaksiyonları aracılığıyla 3 farklı polimerik nanokompozit hazırlanıp elde edilen nanokompozit malzemelerin kimyasal, termal, mekanik ve morfolojik özelliklerinde gelişme sağlanması amaçlanmıştır. Tezin ilk çalışmasında, ana zincirinde elektronca eksik alkin içeren alifatik polyester ve çok fonksiyonlu azito-polihedral oligomerik silseskuioksan (POSS-N3) arasında bakırsız 1,3-dipolar halka katılması reaksiyonu aracılığıyla yeni bir termoset hibrit ağ yapılı polimerik nanokompozit sentezlenmiştir. Elde edilen nanokompozitlerin kimyasal yapıları Foruier transfer infrared spektroskopisi (FT-IR) ve taramalı elektron mikroskobu enerji dağılım spektroskopisi (SEM-EDS) ile karakterize edilmiştir. Termal, mekanik ve morfolojik özellikleri sırasıyla termogravimetrik analiz (TGA), çekme-kopma testi ve taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) analiz edilmiştir. İkinci çalışmada, poli (ε-kaprolakton) /kil nanokompozitleri, maleimit uç grubu içeren poli(ε kaprolakton) ve furan ile fonksiyonelleştirilmiş montmorillonit (MMT)'in Diels–Alder (DA) tıklama reaksiyonu ile hazırlanmıştır. Öncelikle, MMT kilin furan ile modifikasyonu ve ε-kaprolakton'un maleimit grubu içeren bir başlatıcı ile halka açılması polimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, fonksiyonel poli(ε kaprolakton) ve modifiye MMT 'nin verimli bir şekilde DA klik reaksiyonu aracılığıyla nanokompoziti hazırlanmıştır. PCL/MMT nanokompozit malzemelerin karakterizasyonları TGA, FTIR, X-ışını kırınımı spektroskopisi (XRD), geçirimli elektron mikroskop (TEM) analizi gerçekleştirilmiştir. Üçüncü çalışmada ise, PVC'nin özelliklerini iyileştirmek için yeni bir yaklaşım olarak POSS nanopartikülleri, poli (vinil klorür) (PVC) zincirlerine polimerizasyon sonrası modifikasyon yöntemi ile DA klik reaksiyonu aracılığıyla kovalent olarak bağlanmıştır. PVC ve amino propil izobütil POSS (POSS-A), DA klik reaksiyonu için sırasıyla furfuril alkol ve DA ara ürünü ile fonksiyonlandırılmıştır. Sentezlenen nanokompozitler farklı mol oranlarında (%1, 2 ve 4) POSS nanodolgusu içermektedir. Elde edilen nanokompozitlerin kimyasal, mekanik, termal ve morfolojik özellikleri FT-IR, 1H-NMR, çekme-kopma testi, DSC, TGA, SEM ve TEM ile karakterize edilmiştir.
Tarım uygulamalarında kullanılmak üzere termoplastik nişasta / poliolefin karışımlarının hazırlanması ve biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi
Doğada bozunarak çevre kirliliğine sebebiyet vermeyen biyobozunur ürünler, sentetik polimerlerin kullanımından kaynaklanan atık ve çevre sorunlarının azaltılmasında umut verici bir çözüm olarak değerlendirilmektedir. Termoplastik nişasta (TPS), biyobozunur ürünlerin hazırlanmasında düşük maliyeti ve kaynak bulma kolaylığı ile öne çıkmaktadır. Biyobozunur polimerlerden elde edilen ürünlerin düşük mekanik ve fiziksel özelliklerini iyileştirmek için polimer karışımlarının hazırlanmasından sıklıkla yararlanılmaktadır. Polimer karışımlarının sahip olduğu morfolojinin performans özellikleri üzerine etkileri ve kontrolü ile ilgili çalışmaların önem kazandığı görülmektedir. Son yıllarda umut vadeden bir çözüm olan eş-sürekli faz morfolojisine sahip TPS esaslı polimer karışımlarının hazırlanması ve karakterizasyonları çalışmamızın hedefinde yer almaktadır. Bu amaca uygun olarak öncelikle doğal mısır nişastası ve farklı tip ve miktardaki plastikleştiriciler kullanılarak eriyik işleme yöntemiyle termoplastik nişasta (TPS) numuneleri hazırlandı. TPS numuneleri morfolojik, reolojik ve termal özellikler açısından incelendi. Elde edilen sonuçlar ışığında polietilen (PE) ile hazırlanacak polimer karışımlarında eş sürekli morfolojinin elde edilmesini sağlayacak uygun TPS örneği belirlendi. Belirlenen TPS numunesi ve PE örnekleri kullanılarak farklı bileşimlerde olacak şekilde TPS/PE esaslı polimer karışımları eriyik işleme yöntemiyle hazırlandı. Hazırlanan TPS/PE esaslı polimer karışımları mekanik, reolojik, morfolojik ve termal özellikler açısından incelendi ve TPS kompozisyonu yüksek ve eş sürekli faz morfolojisine sahip numunelerin hazırlanması için en uygun yöntem ve parametreler belirlendi. Ayrıca TPS/PE esaslı polimer karışımlarının biyobozunur özellikleri tespit edildi.
Bitki ekstraktı içeren polimerik nanofiber membranların üretimi ve yara iyileşmesi için kullanım potansiyellerinin araştırılması
İnsan vücudunun en geniş organı olan epidermis, dermis ve subkutis (deri altı) olmak üzere üç tabakadan oluşan deri, vücudu sararak diğer organları mekanik ve kimyasal dış etkilerden koruyan bir bariyer olarak görev yapar. Bu tabakaların bir veya birden fazlasında oluşan hasarlar yara olarak adlandırılır. Özellikle yanık yaralanmalarında deri tabakalar ciddi hasar görür. Yaranın tipine bağlı olarak çok çeşitli yara örtüleri mevcuttur/geliştirilmektedir. Yara örtüleri, medikal tekstillerin giderek büyüyen önemli bir alanıdır. Özellikle, son yıllarda çok sayıda fonksiyonel polimerik yara örtüleri yara iyileşme sürecini hızlandırmak ve deri dokusunun rejenerasyonunu en iyi şekilde sağlamak için kullanılmaya başlanmıştır. Polimerik yara örtüleri genellikle yara iyileşmesini hızlandıracak bir veya birden çok bileşen içerir. Biyolojik kaynaklı biyomoleküllerin yanı sıra bitkisel kaynaklı ekstraktların kullanımı da oldukça yaygındır. Bu tez çalışmasında, yanık yaralarının iyileşmesinde etkili olduğu bilinen Echium italicum (kurt kuyruğu, EIE) bitkisinden ekstraksiyon yolu ile elde edilen aktif bileşenlerin biyobozunur poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) kopolimerine yüklenmesi ile kullanımı kolay ve etkili bir yara örtüsü geliştirilmesi amaçlanmıştır. Farklı miktarlarda EIE (ağırlıkça 10, 12, 15, %20) içeren PLGA çözeltileri kullanılarak nanofiber yapısında membranlar elde edilmiştir. ATR-FTIR analizleri, nanofiberlerin yüzeyinde EIE'nin varlığını doğrulamıştır. Bununla birlikte, nanofiber matlar üzerine EIE ilavesinin hem çekme mukavemeti hem de uzama değerlerinde düşüşlere neden oldu tespit edilmiştir. Su temas açısı ölçümü sonuçlarından, ekstraktta bulunan diol gruplarının etkisi ile membranların hidrofilikliğinin arttığı gözlemlenmiştir. Fizyolojik şartlarda gerçekleştirilen in vitro bozunurluk testleri sonucu membranlarda 60.günden sonra ağırlık kaybı ile birlikte morfolojik olarak da bozunmanın da gerçekleştiği tespit edilmiştir. MEM ekstraksiyon metodu ile gerçekleştirilen in vitro sitotoksisite testleri sonucu memranların sitotoksik olmadığı bulunmuştur. Yapılan tüm analizlere dayanarak, geliştirilen nanofiber yapısındaki membranların ciddi yanık yaralarının tedavisi için potansiyel bir yara örtüsü olarak kullanabileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Echium italicum, Yara İyileşmesi, Elektro Eğirme, Yara Örtüsü, Polimerik Membran
Şekil hafıza özellikli parçalı termoplastik poliüretanların sentezi ve karakterizasyonu
Son dönemde hayatımızda olan bir malzeme grubu, bazı kimyasal-fiziksel özelliklerin değiştirilmesiyle belirli uyarana karşı uygun bir şekilde yanıt verme niteliğine sahiptirler. Teknik anlamda uyarıcıya tepki gösteren malzemeler (Stimulus Responsive Materials, SRM) olarak isimlendirilen bu malzemeler, üzerinde etki gösteren uyaran çeşitlerine göre stres veya basınç-mekanik duyarlı, ısı-ısıya duyarlı, elektrik akımı veya voltaj duyarlı ve bir de manyetik alana duyarlı gibi çeşitli olarak sınıflandırılabilirler [1-4]. Bu tez çalışmasında poliester polioller, metilen difenil diizosiyanat (MDI), katalizör olarak Dibutiltin dilaurat (DBTDL) ve çözücü olarak da N,N-Dimetilformamid (DMF) kullanılarak şekil hafızalı termoplastik poliüretan filmler sentezlenmiştir. Zincir uzatıcı olarak 1,4-bütandiol (BD) kullanılmıştır. Polimerler, farklı NCO: OH ve poliol: zincir uzatıcı oranlarında ve üç farklı poliol kullanılarak sentezlenmiştir. Sentezlenen filmlerin karakterizasyonlarında molekül ağırlığı (Mw, Mn) değerleri jel geçirgenlik kromatografisi (GPC) ile, termal karakterizasyonu diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) kullanılarak incelendi. Ayrıca hazırlanan örneklerin viskoelastik-mekanik davranışlarının incelenmesi amacıyla dinamik mekanik analiz (DMA) yöntemi, reolojik özelliklerinin belirlenmesi için ise dinamik rotasyonel reometre yöntemi kullanıldı. Şekil hafıza özelliği rotasyonel reometre kullanılarak şekil hafıza testi prosedürü yazılarak incelenmiştir. Test sonunda numuneler belirlenen sıcaklıklarda etüve konularak geri kazanım oranları hesaplanmıştır. Şekil hafıza özelliği; yapıdaki yumuşak ve sert kısımların oranına ve yine yapıdaki yumuşak kısmın zincir uzunluğuna göre değişiklik göstermektedir. Ayrıca kullanılan zincir uzatıcı cinsi ve miktarı da yine şekil hafıza performansı üzerinde etkili parametrelerdendir.
Hacimsel kas doku kayıplarının tedavisine özgü 3 boyutlu kombine doku matrislerinin geliştirilmesi
HACİMSEL KAS DOKU KAYIPLARININ TEDAVİSİNE ÖZGÜ 3 BOYUTLU KOMBİNE DOKU MATRİSLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ ÖZET İskelet kasları, insan vücudunda hareket sisteminin çalışmasını sağlayan önemli bir bileşendir. Bu kaslar canlı vücudunun toplam kütlesinin neredeyse yarısını oluşturmaktadır. Bu nedenle iskelet kaslarında meydana gelen bir hasar, günlük yaşamda hareket kısıtlarına ve yaşam kalitesinin düşmesine sebep olmaktadır. İncinme, burkulma veya spor kazaları sonucu oluşan basit hasarlar; dinlenme, fizik tedavi ve ilaç takviyeleri ile tedavi edilebilmektedir. Daha travmatik boyutta olan ve ateşli silah yaralanmaları, tümör cerrahisi veya iş kazaları neticesinde meydana gelen büyük kas kayıplarının iyileşme süreci ise zor, yavaş ve bazen sonuçsuz olmaktadır. Bu durumda kas dokusunun kendi kendini yenileme yeteneği yetersiz kalır. Bu tip kas hasarlarının giderilmesi için hücre temelli tedavi yöntemlerinin yanı sıra doğal veya sentetik greftlerin kullanıldığı birçok tedavi önerilmiştir. Buna karşın, sadece tek bir fonksiyonel bileşen içeren bu tip tedaviler karmaşık doku hasarını onarmak için yetersizdir. Bu tez çalışmasında, iskelet kaslarındaki yaralanmalar sonucu oluşan büyük hacimli kas kayıplarının hızlı ve etkili tedavisi için elektroeğirilmiş polikaprolakton/polianilin (PCL/PANI) membranın liyofilize kas türevli hücresizleştirilmiş matris ile birleştirilmesi ile oluşturulmuş spiral formda 3 boyutlu (3B) matris geliştirilmiştir. PCL/PANI membranın kimyasal yapısını belirlemek amacıyla FTIR-ATR analizi yapılmıştır ve nanofiber membranların yüzeyinde her iki bileşenin varlığı doğrulanmıştır. Çift katmanlı yapının yüzey morfolojisinin ve ortalama fiber çaplarının belirlemesinde elektron taramalı mikroskop (SEM) yüzey görüntüleri kullanılmıştır. Bu görüntülerde PCL/PANI karışımının entegrasyonunun sağlandığı spiral formun başarılı bir şekilde oluşturulduğu gözlemlenmiştir. Fizyolojik şartlarda gerçekleştirilen in vitro degradasyon çalışmalarından elde edilen sonuçlar, 90 günün sonunda 3B kombine matristeki ağırlık kaybının PCL/PANI nanofiber membranlardan daha yüksek olduğunu ortaya koymuştur. Hazırlanan PCL/PANI nanofiber membranların elektriksel iletkenlikleri 3x10-9-2,5x10-9 S/cm arasında ölçülmüştür. Yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar, spiral şekilli kombine matrikslerin hasarlı iskelet kası dokusunun yenilenmesi için uygun özelliklere sahip olduğunu göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Doku mühendisliği, İskelet kası, 3 Boyutlu doku matriksi
Zincir uzatıcıların elyaf ve dolgu maddeleri ile güçlendirilmiş poli (etilen tereftalat)/polipropilen karışımlarının yapı ve özelliklerine etkisi
Son yıllarda, hammadde kaynakların tükenmesi ve fiyatlarındaki artışlar çevresel ve ekonomik kaygıların hızla artmasına neden olmaktadır. Bu durum, atık miktarının azaltılması ve geri dönüştürülebilir ürünlerin kullanımının önemini arttırmıştır. Özellikle atık hacmi dünya genelinde çok fazla olan tüketim sonrası PET şişe atıklarından katma değeri yüksek endüstriyel ürünlerin tasarlanmasına ve üretilmesine dikkat çekmektedir. Polipropilen (PP)/tüketici sonrası geri dönüştürülmüş poli(etilen tereftalat) (rPET) karışımı çevre dostu ve ekonomik olması açısından çeşitli endüstriyel uygulamalarda büyük ilgi görmüştür. Bu çalışmada, talk, cam elyaf ve karbon elyaf karışımı ile PP/rPET karışımının özelliklerini iyileştirmek amaçlanmıştır. Bu kapsamda, PP/rPET karışımları ve çok işlevsel PP/rPET kompozitlerinin hazırlanması iki ayrı bölümde incelenmiştir. İlk olarak, PP/rPET karışımları eriyik harmanlama yöntemi ile hazırlandıktan sonra enjeksiyonla kalıplanmıştır. Hazırlanan karışımlar çekme testi, eğilme testi, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), ısı deformasyon sıcaklığı (HDT), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. En iyi mekanik ve termal özellikleri sağlayan PP/rPET kompozisyonu tespit edildi. İkinci aşamada, PP/rPET kompozitleri eriyik harmanlama yöntemi ile hazırlandıktan sonra enjeksiyonla kalıplanmıştır. Maleik anhidrit aşılı polipropilen (PP-g-MA) ve Joncryl® ADR birleştirme ajanı olarak kullanıldı. PP/rPET hibrit kompozitlerin mekanik, morfolojik, elektriksel ve termal özellikleri bağlayıcı ajanların etkileri açısından değerlendirildi. Kompozitlerin mekanik özellikleri çekme ve çentikli Charpy darbe testleri ile karakterize edildi. Kompozitlerin morfolojisi ve dolgu maddesinin dağılımı SEM ile değerlendirildi. Kompozitlerin termal özellikleri, DSC, HDT ve Vicat yumuşatma sıcaklığı (VST) testleri ile karakterize edildi. Elektrik iletkenliğinin tespitinde ise, katı iletkenlik testi uygulandı. Sonuç olarak, zincir uzatıcı varlığında yüksek ısıl ve mekanik özelliklere sahip çok işlevsel PP/rPET kompozitleri elde edilmiştir.
Ceviz kabuğu dolgulu epoksi hibrit kompozit malzemelerin mekanik davranışlarının incelenmesi
Ceviz üretimi açısında önemli bir yere sahip olan Ülkemiz dünyanın önde gelen ceviz üretici ülkeleri arasında yer almaktadır. Cevizlerin üretimi ve tesislerde işlenmesi yan ürün olarak çıkarılan binlerce kg ceviz kabuğunun yakacak olarak tüketilmekte ve üretime katılamadan yok olmaktadır. Bunun tam aksine ceviz kabuğunun selülozik yapıda olması değerlendirilmesi üretime katılması ve ekonomik değer elde edilmesi bol miktarda ceviz üreten ülkemizde önemli bir yere sahip olmaktadır. Termoset ve termoplastik matrisli polimer kompozitler de dolgu maddesi olarak kullanılıp değerlendirilebilir. Bu alanda son yıllarda yapılan geri dönüştürülebilir bir malzeme ve çevreye daha düşük etkili olması, proses kolaylığı gibi olumlu etkileri yanı sıra tarımsal gıda endüstrisi atıklarından veya yan ürünlerinden elde edilen doğal ürünlerin kullanılıp değerlendirilmesi gibi çok sayıda çalışma yapılmaktadır. Üretilen bu tarımsal artıklar üzerine yapılan çalışmalar sürdürülebilir kaynaklar açısından artan bir öneme sahiptir. Bu amaçla tarımsal atık olan ceviz kabuğunun yakılmak dışında ülke ekonomisine katkıda bulunması ve katma değer üretmek adına denizcilik, otomotiv, uzay-havacılık ve savunma sanayii gibi birçok alanda yeni ve ekonomik malzeme üreterek kullanılabilecek bir yapıda ürüne dönüştürülmesi hedeflenmektedir. Çalışmanın içeriğinde Epoksi, talk ve ceviz kabuğu kullanılarak polimer döküm yöntemiyle test numuneleri hazırlayıp test etmektir. İdeal dolgu oranına sahip malzemelerin karışımının uygun olup olmadığının belirlenmesi amacıyla üretilen test numunelerine FT-IR yöntemiyle karakterize edilip gelecek dönemlerde yapılacak çalışmalar kapsamında üretilen numunelerin mekanik testleri darbe testi, çekme testi ve eğme testi gibi mekanik teste tabii tutularak üretilen malzemelerin değerlerinin belirlenmesi işlemi gerçekleştirilecektir.
Kalenderleme prosesinde iki farklı polimer hammaddenin karıştırılarak işleme ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi
Polivinil klorür (PVC), tüm dünyada en çok kullanılan polimerlerden bir tanesidir. Polipropilen (PP) ve polietilenden (PE) sonra dünyada en çok üretilen ve kullanılan polimer PVC'dir. PVC'nin mekanik ve işleme özelliklerinin iyileştirilmesi için pek çok farklı katkı maddesi kullanılmaktadır. Bu çalışmada kalenderleme prosesinde işlenebilirliği artırmak için PE, PP ve poli(metil metakrilat) (PMMA) kullanılmıştır. Bu çalışmada PVC ile PE, PP, PMMA polimerleri belirli oranlarda karıştırılarak, ısıl, morfolojik ve mekanik açılardan karakterize edilmiştir. Karışımlar çift taraflı ters yöne dönen miller yardımıyla hazırlanmıştır. Hazırlanan karışımlar film haline getirilmiştir. Karışımlar PVC ile değişik oranlarda (%1, %5, %10) ve sabit dönme hızları (arka silindir 3,5 dev/dk, ön silindir 4,5 dev/dk) ile hazırlanmıştır. Hazırlanan filmlerin karışım esnasındaki makine ve amper değerleri incelenmiş ve film haline gelme özellikleri irdelenmiştir. Kalenderleme prosesinden elde edilen filmler için mekanik, termal, analitik ve görsel yöntemler uygulanmıştır. Termal test olarak diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) kullanılmıştır. DSC analizinde malzemelerin birbiri ile karışımları incelenerek camsı geçiş sıcaklığı (Tg) değerlerindeki değişimler gözlemlenmiştir. Mekanik test olarak ise çekme kopma testi uygulanmış olup, karışımların mukavemetlerinde ve kopma özelliklerindeki değişimler gözlemlenmiştir. Analitik yöntemle ise Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) kullanılmıştır. FT-IR ile malzeme oranlarının etkisi incelenmiştir.
Poliolefin elastomer esaslı kablo dış kılıfının yanmazlık özelliklerinin iyileştirilmesi
Bu çalışmada, amonyum polifosfat/pentaeritritol esaslı kabaran alev geciktirici (IFR) sistemin organo-modifiye sepiyolit nanokil (SP) ile poliolefin elastomer/lineer düşük yoğunluklu polietilen esaslı kablo dış kılıf bileşim (compound) formülasyonlarında sinerjik etkisi sistematik olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen farklı formülasyondaki kablo dış kılıf bileşimlerinin mekanik, termal, alev geciktirici ve morfolojik özellikleri, çekme test cihazı, termogravimetrik analiz cihazı, limit oksijen indeks cihazı, konik kalorimetre cihazı ve taramalı elektron mikroskobu ile analiz edilmiştir. Analiz sonuçları ağırlıkça %60 alev geciktirici katkı maddesi olarak metal hidroksit esaslı ATH içeren ve ticari kullanıma sahip olan referans bileşim formülasyonu ile karşılaştırılmıştır. Bileşim formülasyonlarında, ağırlıkça %25-60 arasında değişen oranlarda kabaran alev geciktirici katkı kullanılmıştır. Ağırlıkça %60 oranında IFR katkısının mekanik değerleri olumsuz etkilediği ve referans bileşimden (compound) beklenen özelliklerin daha düşük katkı oranlarıyla sağlanabildiği gözlenmiştir. IFR oranının %40'tan %25'e düşürülmesi, sadece çekme mukavemetini ve kopma uzama değerlerini iyileştirmekle kalmamış, aynı zamanda ST8 tipi kablo dış kılıf standardının zorunlu yanıcılık gerekliliklerini de sağlamıştır. Bileşim formülasyonlarına ağırlıkça %3 ve %5 oranında damlama önleyici bir ajan olarak organo-modifiye SP nanokil eklenmesi, LOI değerlerini %27 ila %30 arasında bir miktar iyileştirmiştir. SP nanokilinin eklenmesi ve eklenmemesi durumlarında bileşimlerim termal özellikleri, IFR konsantrasyonunun arttırılmasıyla belirli bir dereceye kadar iyileştirilmiştir. Konik kalorimetre sonuçlarına göre, bileşimlerin ısı salım hızı ve toplam ısı salım değerleri gibi yanıcılık parametreleri, hem IFR hem de SP nanokil eklenmesiyle önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Ayrıca, damlama önleyici bir ajan olan SP nanokil ilavesi yanma hızını azaltarak, SEM analizi ile konik kalorimetri testine tabi tutulan numune kalıntılarının yüzeylerinde daha az çatlak ve delik ile daha pürüzsüz ve daha kompakt bir karbon kalıntısı sağladığı gözlenmiştir. Yanma sonrası oluşan karbon kalıntısı sebebiyle yanma sırasında polimer yüzeydeki ısı ve kütle transferini sınırlandırdığı kanıtlanmıştır.
Bor nitrür esaslı polipropilen nanokompozit filmlerin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmanın farklı yöntemler kullanılarak farklı türde bor nitrür esaslı nano tanecikler sentezlenmiş ve taneciklerin morfolojik ve yapısal analizi Fourier Transform Infrared (FTIR), X-ışını difraktometresi (XRD) ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. İlk adımda mikro boyuttaki hegzagonal bor nitrür, solventsiz bir yöntem olan bazik ergitme ile nano sayfalara (h-BNN) ayrılmıştır. İkinci adımda iki basamaklı "Self-sacrifice template" (Kurban Destekli Yöntem) (SST) yöntemi ile borik asit ve melamin kullanılarak boron nitrit nano kurdeleleri hazırlanmıştır. Hegzagonal bor nitrür nano sayfalarının özelliklerini kıyaslamak için ayrıca benzer yapısal özellikler sergileyen karbon nitrür nano tanecikleri ile nano tüpleri sentezlenmiştir. Sentezlenen nano partiküller eriyik karıştırma yoluyla polipropilen matrise dahil etmek için Masterbatch (MB) yöntemi kullanılmış, seyreltme ve film üretim işlemleri çift vidalı ekstrüderle gerçekleştirilmiştir. Böylece %1, %2, %3 ve %5 dolgulama ağırlık oranına sahip nanokompozit filmler hazırlanmış, Termo Gravimetrik Analizör (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) termal kararlılığı araştırmak için kullanılmıştır. Sonuçlarda dolgulama oranının artmasyla kristalizasyon (Tc) sıcaklıklarının arttığı ve partiküllerin çoğunlukla PP kristalizasyonu üzerinde çekirdekleştirici ajan davranışı sergiledikleri gözlemlenmiştir. Çalışılan nanokompozitlerin termo-oksidatif stabilitesi üzerinde dolgulama oranının etkili olduğu ve artan dolgu miktarına bağlı olarak termal stabilitenin arttığı bulunmuştur. En iyi termal, mekanik ve reolojik özellikleri sağlayan optimum partikül içeriği, ağırlıkça %3 olarak bulunmuştur
Elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerin fotopolimerizasyon ile üretimi
Yüksek performanslı mühendislik malzemelerinden olan elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitler, uzun kür süreleri ve yüksek enerji ihtiyacı gibi dezavantajlarından dolayı sınırlı kullanıma sahiptir. Fotopolimerizasyon, sıvı reçine sistemlerinin çapraz bağlı katı polimerlere dönüşümünü oda sıcaklığında düşük enerji tüketimi ile sağlayan hızlı, ekonomik ve çevreci bir polimerizasyon tekniğidir. Bu noktadan hareketle elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerin hazırlanmasında fotopolimerizasyon tekniğinden yararlanılabileceği düşünülmüştür. Bu çalışmada, görünür bölge ışınları ile oda sıcaklığında kısa sürede kürlenen endüstriyel tip epoksi reçine (diglisidil eter bisfenol A ve diglisidil eter bisfenol F (DGEBA/F)) geliştirilmiş ve elyaf takviyeli kompozitlerin üretiminde kullanılmıştır. Bu amaçla, endüstriyel tip epoksi reçinenin derin kürlenmesi için fotopolimerizasyon sırasında üretilen ısının kullanımına dayanan radikal başlatılmış katyonik ön polimerizasyon (RICFP) tekniği seçilmiştir. Bu teknikte, yüzeyde gerçekleşen fotopolimerizasyon reaksiyonu sonucu açığa çıkan ısı enerjisi, formülasyondaki radikal başlatıcıyı aktive eder ve parça kalınlığı boyunca kürlenme sağlanır. Geliştirilen formülasyonda DGEBA/F esaslı bir epoksi reçine ile birlikte fotobaşlatıcı olarak iyodonyum tuzu, uyarıcı olarak tiyoksanton, hızlandırıcı olarak oksetan ve radikal başlatıcı olarak 1,1,2,2-tetrafenil-1,2-etandiol kullanılmıştır. Öncelikle hazırlanan formülasyonlara kalınlık, sertlik, kürlenme hızı ve mekanik özellikler açısından optimizasyon çalışması yapılmış ve görünür ışıkla en etkili kürlenen formülasyon seçilmiştir. Bu formülasyon FT-IR, DSC, TGA ve üç nokta eğme testleri ile karakterize edilerek özellikleri belirlenmiştir. Daha sonra farklı elyaf formlarında (keçe, çok yönlü, dokuma) cam ve karbon elyaflar ile optimize edilmiş epoksi reçine formülasyonu kullanılarak el yatırması, vakum torbalama ve vakum infüzyon yöntemleriyle elyaf takviyeli kompozitler hazırlanmıştır. Bu kompozitler görünür bölge ışınları ile oda sıcaklığında 15 dakika gibi oldukça kısa sürede elde edilmiştir. El yatırması yöntemiyle hazırlanan cam elyaf takviyeli kompozitler diğer kompozitlere göre daha iyi kürlenme performansı göstermiştir. Bu kompozitlerin eğme, çekme ve kayma testleri gibi mekanik karakterizasyonları ilgili uluslararası standartlara göre yapılmış ve konvansiyonel yöntemle amin esaslı sertleştirici ile termal olarak kürlenen referans kompozitler ile karşılaştırılmıştır. Fotopolimerizasyon ile kürlenen kompozitler, referans kompozitler ile benzer mekanik özellikler göstermiştir. Kompozitlerin kırılma yüzeylerinin morfolojik analizi sonucu iyi bir elyaf-matris yapışmasının oluştuğu ve kırılmaların arayüzden meydana geldiği tespit edilmiştir. Ayrıca geliştirilen sistem ile bir prototip imalatı gerçekleştirilmiş ve geleneksel yöntem ile proses karşılaştırması yapılmıştır. Böylece endüstriyel tip epoksi reçinelerin fotopolimerizasyonla kürlenmesi ile elyaf takviyeli kompozitlerin performans kaybı yaşamadan, daha az enerji tüketimi, rekabetçi maliyet ve yatırımla kısa sürede üretilebileceği kanıtlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Fotopolimerizasyon, Epoksi reçine, Kompozitler, Hızlı kürlenme, Prototip
Farklı karbon türevleri ve manyetik bileşen içeren polimer kompozitlerde mikro-yapı elektromanyetik dalga sönümleme ilişkisinin incelenmesi
Elektromanyetik dalgaları soğurma özelliği gösteren polimer kompozitlerin geliştirilmesi hem literatür hem de endüstriyel AR-GE projelerinde büyük ilgi çekmektedir. Bu konuyla ilgili çalışmalarda ise genellikle farklı iletken karbon türevlerinin ya da manyetik özellik gösteren bileşenlerin bir polimer faz içerisinde dağıtılarak polimer kompozitlerin hazırlanması yaygın kullanılan bir tercihtir. Bu tarz çalışmalarda ise daha çok epoksi, silikon ya da bir termoplastik esaslı bir polimer faz içerisinde bu dolgular fiziksel olarak dağıtılmakta ve performans özellikler incelenmiştir. Buna rağmen farklı dolguların geometrik özellikleri, dolgu/polimer etkileşimleri, dolgu dağılımının etkisi gibi polimer kompozitlerdeki mikro yapısal özelliklerin etkisinin elektromanyetik dalga soğurma ilişkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Tez kapsamında endüstriyel olarak yaygın bir şekilde kullanımı bulunan ve geniş bir sıcaklık aralığında yüksek mekanik mukavemet sunan Akrilonitril bütadien stiren (ABS) polimerine farklı manyetik özellikli toz formundaki dolgu ve karbon türevli dolgu kullanılarak hazırlanan kompozitlerin öncelikle taramalı elektron mikroskobu (SEM), dinamik mekanik analiz (DMA) ve reolojik analizlerle işleme ve mikro-yapı özellikleri incelenerek daha sonra dielektrik parametreleri ve elektromanyetik dalga soğurma özellikleri incelenmiştir.