Reaktif termoplastik reçine ile sürekli elyaf takviyeli kompozit üretilmesi ve alev geciktiricilerin etkilerinin tespiti

Bu tez çalışmasında yüksek mukavemetli kompozit üretim yöntemlerinden biri olan vakum infüzyon yöntemi ile reaktif termoplastik esaslı kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Farklı cam fiber üreticilerinin elyafları ve alev geciktirici katkılar ile kompozit yapıların mekanik performansı değerlendirilmiştir. Şişecam ve 3B üretimi olan cam elyafları ile üretilen termoplastik (PMMA) matriksli kompozit malzemeler, termoset matriksli (Vinilester, Epoksi ve Üretan akrilik) kompozit malzemeler ile kıyaslanmıştır. Takviye malzemesi olarak Metyx Composites tarafından üretilmiş sürekli cam fiber takviyeli tek yönlü, 1200g/m² ağırlığında örgü cam kumaş tercih edilmiştir. İki farklı cam elyaf üreticisinin farklı sizing etkisi de yapılan kompozit laminatlarla incelenmiş ve çalışmada termoplastik reçinenin iki farklı cam elyaf (3B ve Şişecam) ile uyumluluğu incelenmiştir. Termoplastik polimerler eriyik sıvı halde çok viskoz malzemeler olduklarından konvansiyonel kompozit üretim yöntemlerinden biri olan vakum infüzyon yöntemi ile elyafı ıslatamadıkları bilinmektedir. Bu çalışmada kullanılan düşük vizkoziteli yeni nesil reaktif akrilik polimer ile bu sıkıntının önüne geçilmiş ve reçine akış hızı testlerinde, PMMA reçinesinin takviye kumaşlarını termosetlere göre yaklaşık %35-39 daha hızlı ıslattığı görülmüştür. PMMA matriksli kompozite alev geciktirici özelliği verilmeye çalışılmıştır. 3B cam elyafıyla üretilen PMMA kompozit malzemelere fosfatlı, inorganik ve halojenli-fosfatlı alev geciktirici katkıları farklı oranlarda eklenmiştir. Aluminyum trihidroksit (ATH), trietilfosfat (TEP) ve trikloropropilfosfat (TCPP) katkıları %2,5, %5 ve %7,5 olarak sırasıyla farklı oranlarda eklenmiştir. Bu laminattan elde edilen numunelere testler yapılmıştır. Ek olarak sadece trietilfosfat (TEP) %15 oranında eklenerek etkisi incelenmiştir. Daha sonra bu katkıların etkisini görmek için çekme, basma, düzlem içi kesme (IPS), üç nokta eğme ve ILSS testleri yapılmıştır. Alev geciktiricilerin etkisinin gözlenmesi için UL-94 testleri uygulanmıştır. Yapılan dikey yanma testlerinde TEP (fosfatlı) katkısı hariç diğer numunelerde etkin bir alev geciktirme özelliği görülmemiştir. TEP (fosfatlı) katkısının %15 oranında sağlandığı testlerde daha düşük katkı oranlarına göre alev geciktirme özelliğinde etkin bir artış gözlenmiştir. Ancak %15 katkı oranının UL-94'te sınıflandırılması için yeterli olmadığı ve katkı oranın attırılması halinde malzemenin sınıflandırmaya girebileceği öngörülmüştür. Yatay yönde yapılan yanma testlerinde kompozit malzemeler bütün katkılar ve katkı oranlarında HB (yavaş yanan) olarak sınıflandırılmıştır. HB sınıflandırmanın katkı oranları ile değişmediği görülmüştür. Alev geciktirici eklenerek üretilen kompozitlere mekanik testler yapılmış ve artan oranlarda eklenen katkıların mekanik özellikleri genel olarak düşürdüğü gözlenmiştir. Tabakalar arası kayma testlerinde yapılan gözlemlerde dayanımın düştüğü gözlenmiştir. Kayma testlerinde elde edilen bu veriler katkıların elyaf matriks arayüzeyindeki bağ kuvvetlerini zayıflatarak elyaf-reçine uyumluluğunu etkilediğini göstermiştir. Genel olarak alev geciktirici katkılar birbiriyle kıyaslandığında inorganik alev geciktiricilerin düşük oranlarda katıldığında etkinlik sağlayamadığı, halojenli-fosfatlı alev geciktiricilerin inorganiklere göre daha iyi, fosfatlı alev geciktiricilere göre daha düşük etkinlikte olduğu görülmüştür. Diğer yandan %15 altındaki oranlarda katkıların alev geciktiricilik özelliği sağlayamayacağı görülmüştür. Yapılan çalışma sonunda yeni nesil reaktif termoplastik reçinelerin cam elyaf takviyeli kompozit üretiminde termoset muadillerinin yerini alabileceği ve fosfatlı alev geciktirici katkıları ile alev geciktirme özelliği verilebileceği tespit edilmiştir.