Yüzey işlemlerinin ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen fiber/doymamış poliester reçine kompozitlerinin özelliklerinin üzerine etkisi

Polimer kompozitler, hafiflik, dayanıklılık ve esneklik gibi avantajları sayesinde pek çok endüstride vazgeçilmez bir malzeme türü haline gelmiştir. Bu malzemeler, metal, ahşap ve seramik gibi geleneksel materyallerin yerine geçmekle kalmayıp, bu materyallere kıyasla daha düşük maliyet ve çevre dostu özellikler sunar. Polimerlerin içine takviye edici malzemelerin eklenmesiyle elde edilen kompozitler, mekanik dayanım, kimyasal direnç ve termal kararlılık gibi özellikleri iyileştirerek daha geniş bir kullanım alanına hitap eder. Lif veya parçacık formundaki takviye malzemeleri, kompozitlerin performansını artırmak için sıklıkla tercih edilmektedir. Özellikle yüksek performanslı polimer kompozitler, havacılık, otomotiv, sağlık ve yapı malzemeleri gibi zorlu uygulamalarda önemli bir pazar payına sahiptir.Bu bağlamda, ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (UHMWPE) fiberlerin, doymamış poliester reçine ile takviyeli kompozitlerde kullanımı, malzemelerin mekanik ve kimyasal özelliklerini daha da iyileştirmek adına önemli bir potansiyele sahiptir. Tez çalışmasında, ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (UHMWPE) fiberler, doymamış poliester reçine ile takviye edilerek kompozit malzemeler hazırlanmıştır. UHMWPE fiberlerin zayıf arayüzey yapışma özelliklerini iyileştirmek amacıyla çeşitli yüzey modifikasyon teknikleri uygulanmıştır. 'Islak' kimyasal ve 'kuru' teknikler kullanılarak modifiye edilen UHMWPE fiberler, poliester matris ile homojen şekilde birleştirilmiş ve elde edilen kompozitlerin mekanik performansı detaylı bir şekilde incelenmiştir. Uygulanan yüzey modifikasyon işlemleri, fiber-matris arayüz bağlanmasını iyileştirerek kopma mukavemeti, elastik modül, darbe dayanımı ve eğilme mukavemeti gibi özellikleri geliştirmiştir. Örneğin, %15 oranında yüzeyi modifiye edilmemiş fiber içeren kompozitlerde kopma mukavemeti %38 oranında azalmıştır. Buna karşılık, kromik asit ile 4 saat yüzey modifikasyonu yapılan %15 fiber içeriğine sahip kompozitlerde kopma mukavemetinde %29 artış sağlanmıştır. Korona işlemi uygulanan %15 fiber içeriğine sahip kompozitlerde ise kopma mukavemeti %7,7 oranında artmıştır. Ancak işlem sayısının artması kopma mukavemetini olumsuz etkilemiştir. Silan kaplama yöntemiyle modifiye edilmiş %5 fiber içeriğine sahip kompozitlerde elastik modül %53 oranında artırılmıştır. Korona işlemi ile modifiye edilen fiberlerin ağırlıkça %15 ilavesiyle üretilen poliester kompozitlerde, elastik modülde %90 artış gözlenmiş ancak kopma uzamasında %21 düşüş meydana gelmiştir. Bu, yüzey modifikasyonunun esnekliği azaltan bir etki yarattığını göstermektedir. Yüksek fiber oranlarında homojen dağılım sağlanamaması, fiberlerin kümelenmesi nedeniyle kopma mukavemeti ve esneklik üzerinde olumsuz etkiler yaratmıştır. Bu çalışma, yüzey modifikasyon tekniklerinin UHMWPE fiberlerin yüzey özelliklerini geliştirmede ve kompozitlerin mekanik dayanımını artırmada önemli bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Modifikasyon süreleri, fiber oranları ve yüzey işlemleri optimize edilerek yüksek elastik modül, eğilme direnci ve kopma mukavemeti sunan kompozitler üretilebileceği belirlenmiştir. Düşük maliyetli ve uygulanabilir yöntemlerle geliştirilmiş bu kompozitler, sanayide daha az gevrek, yüksek dayanımlı ve katma değeri yüksek malzemelerin üretimine katkı sağlamaktadır. Çalışma, literatüre, yüksek performanslı polimer kompozitlerin geliştirilmesi için rehber olabilecek bulgular sunmaktadır.