Aspartik polyurea modellenmesi, işlenmesi ve mekanik özellikler

Poliüre gerçekten dikkate değer bir kaplama, koruma ve derz dolgusu teknolojisidir ve çok geniş çeşitlilikteki uygulamalarda kullanılabilir. Poliüre kaplamaları ve korozyondan koruma ve aşınma direnci sağlama amacıyla, çoğunlukla beton ve çelik üzerinde kullanılırlar. Sahip oldukları son derece hızlı kuruma süreleri, yüksek esneklik, açık hava şartlarına karşı aşırı direnç ve aşınma mukavemetleri sayesinde, geleneksel malzemelere kıyasla sayısız avantaj sağlarlar. Poliürea, akademinin ve endüstrinin araştırma konuları arasında kendine yer bulmaktadır, çünkü geliştirmek için oldukça müsaittir. Poliamin ile diizosianatin birlikte reaksiyona girerek bu değişimi oluşturmaktadır. Bu çalışmada, poliaspartik poliürea'nın mekaniksel özellikleri üzerine odaklanıldı ve bir sonraki adımda mekanik modellemesi yapıldı. Belirtildiği gibi, poliürea çoğunlukla kaplamalarda kullanılır. Örneğin, spor salonu zeminleri çok sert olmasına rağmen aynı zamanda belirli bir esnekliğe de sahip olması gerekmektedir. Bu noktada poliürea'dan istifade ederek istenilen sonuca varılabilmektedir. Standart stokiyometrik tablolardan rasgele seçim ile tek eksenli sıkışma testi için yedi numune ve tek eksenli çekme testi için yedi numune ürettik. Ayrıca Box-behnken stoikiometrik tablo itibaren 15 numune her tek eksenli testler için hazırlandı. Çeşitli kalıplar üretildi ve test edildi. Sıvı poliüre kalıpların içine döküldü ve katılaşmaya izin verilde sonra istenilen boyutlar şekillerinde kalıplardan çıkartıldı. Bu çalışmada kimyasal parametreleri ve üretim parametreleri değiştirilerek farklı türlerde poliürea üretimi gerçekleştirilmiştir. Poliürea üretimi üç parametrenin değişimi ile gerçekleştirilmiştir. Bu üç parametre; kompozisyon, polimerizasyon karıştırma hızı ve polimerizasyon sıcaklığıdır. Üretim farklı mekanik davranışlar ve üretim parametrelerinin karşılaştırılmasıyla yapılmıştır. Bu çalışma esnasında, reaksiyon sonucu karbondioksit gazının üretilmesi birçok problem yaratmış ve birçok probleme sebebiyet vermiştir. Bu problemin üstesinden gelmek adına katkılar kullanıldı, viskozite düşürüldü, solventler kullanıldı ve formülasyon değiştirildi fakat hiçbir şekilde laboratuvarda bulunan tezgahlar ile köpüklerin üretilmesi engellenemedi. Ayrıca bu çalışmada farklı üretim yöntemleriyle ve kompozisyon oranlarıyla hazırlanmış poliürea örnekleri deneyler ile poliaspartik poliürea üretiminde kullanılmıştır. Malzeme davranışı karakterizasyonu için çalışılan malzemelerle sıkıştırma testleri yapıldı. Uygun üretim yönteminin belirlenmesi ve endüstride kullanılması en uygun ürünü belirlemek için sonlu elemanlar analizi ile elde edilen test verileri kullanıldı. Daha sonra elde edilen veriler uygun bir hiperelastik modeli oluşturmak için ABAQUS yazılımı içine uygulandı. Oluşturulan model bize poliürea'ya ait karmaşık analiz sonuçlarını gösterecektir. En uygun olanlar esneklik, dayanıklılık ve sertlik özellikleridir. Bu özellikleri oluşturmak için standart mekanik testler yapılmıştır. Deney sonuçlarını analiz ettikten sonra mühendislik gerilim ile mühendislik gerinim grafikleri her numune için hazırlanmıştır. Modellenen numune ile laboratuvarda hazırlanan numunelerin karşılaştırmasından datalar alındı. Bu datalar elimizdeki deneysel dataların yerine kullanılabilir. Modellemeden elde edilen veriler ile gerçek numunenin hakkında çok değerli sonuçlara varılabilir. Numunelerin arasındaki farklar tartışılarak en doğru yönteme modellemek için karar verilmiştir. Tek eksenli çekme veri noktaları düzensiz ve dağınık. Bu sorun malzeme ağı içinde tutarlısızlıki gösterdi. Sebebi'de hapsolmuş kabarcıklar. Ana şebekede yer alan kabarcıklar yapıştırma kuvvetlerin zayıflamıştır. Bu nedenle gerilim şebekeye uygulandığı zaman polimer zincirleri kabarcikların bulunduğu yerden çökmeğe başliyor. Elde edilen sonuçlara göre uygulanan gerilime göre sonuçtaki grafikler dalgalı bir şekilde yükselip ve azaliyor. Poliüre sıkıştırılamaz olduğu belirlendi. Sıkıştırılabilirlik hacim azaltmak için hidrostatik basnç altında bir değer tarif edilmektedir. Materiyal mukavemet denklemlerine göre poisson oranı 0.5 ise, hacim modülü sonsuza gidecek. Bu araştırmada kompozisyon oranı akımı en önemli değişken olduğu sonucuna varılmıştır. Özellikle NH 1420 mukavemet ve uzamada yoğun bir rol gösterdi. Sıcaklığın etkisi ihmal edilebilir değildir. Belirli sıcaklık aralıklarda polimerizasiyonu başlatmak özel bir ürüne sebep olacaktır. Kabarcıkların miktarı, görsel gözlem ve performans sonuçlarına göre azalmaktadır, ancak tamamen ortadan kalkmaz durumla karşılaştık. Ele edilen modeller, tüm deneysel tek eksenli gerginlik verileri tatmin edemedi. Bu konuya göre bazi tahminler yaptık. Karşılaşdığımız eksikler CO$_{2}$ kabarcıklarının olduğuna ifade edilir. Kabarcıkların bulunduğu yer, stres konsantrasyonu ve bunun sonucu olarak çatlak oluşturulması için müsait bir yer almaktadır. Kabarcıkların konsantre olduğu yerler çatlakların büyümesi için en musait yerdir. Buna göre, malzeme testleri kolayca başarısız olabilir. İkinci problem gerinme oranı olduğu anlaşıldı. Tek eksenli çekme testi için 5 mm / dakika arındırılmıştır, ama test sonuçlarına göre uygulandığı çekme oranı yüksek olduğu belirletildi. Kabarcıkların konsantre olduğu yer ve hızlı çekme oranı numunenin çok erken kopmasına sebep olmuştur. Yukarıdaki oluşan problemler nedenile bizim maddemiz gerçek davranışını tek eksenli çekme testinde gostermedi. Sonuçlar ifade ettiğine göre Ogden ve Reduced Polynomial hiperelastik modeleri gerçekleşti. Bu modeller hata çok yüksek basınçlarda bile gerçekleşebilirler. ASTM standartlarına göre basma testi 60\% kadar yapılır. Ogden ve Reduced Polynomial hiperelastik modeleri hatta 60\%'den fazla basmalarda çok dikkatlı sonuçlar gösterdi. Bizim testler poliüre statik yük yönleri için güçlü ve yararlı olduğunu gösterdi. Aynı zamanda tüm testler, oda sıcaklığında ve sürekli gerilme oranlarında yürütüldü. Yapılan testler statiksel sonuçlar için yapılmıştır. Dinamiksel sonuçlara (darbe, patlama ve termal gerilme) varmak için farklı testler yapılması gerekiyor. Dinamiksel testleri için tek eksenli çekme ve basma testleri çok yüksek hız ve yüksek sıcaklıklarda doğru sonuçlara varmak için yapmak zorundayiz. Bir sonraki çalışmalarda viskoelastik davranışları incelemek için viskoelastik testleri yapılması gerekiyor ve bu yapılan testlerin sonuçlarından ve onceki hiperelastik testlerden doğru hiper-viskoelastik modellenmesi yapılacaktır. İmalat protokolü ve mekanik özellikleri ve uygun karşılık gelen modelin malzeme katsayıları sergilendi, ayrıca en iyi numune tabelolarda tanımlandı.