6
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Turboşarj hortumları için yüksek sıcaklık ve ortam şartlarına mukavim fkm kauçuk esaslı kompozit malzemeler geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Bu tez kapsamında otomotiv turbo şarj sisteminde sıcak tarafta FKM/VMQ/AR/VMQ yapısındaki katmanlı turbo şarj hortumunun iç katmanı olan florokarbon elastomer kauçuk karışımının geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Malzeme geliştirme çalışmaları için öncelikle reçete formülasyon tasarımları yapılmıştır. Bu tasarımda peroksit pişirici sistemli florokarbon polimeri ve diğer malzemeler sabit tutularak 4 farklı proses kolaylaştırıcı tipi kullanılmıştır. Belirlenen reçetelere göre deneme karışımlarının üretimi açık mil prosesi ile gerçekleştirilmiştir. Deneme karışımlarının vulkanizasyon özelliklerinin belirlenmesi için reometre testi, akışkanlıklarının belirlenmesi için viskozimetre testi yapılmıştır. Fiziksel, mekanik ve termal özelliklerin belirlenmesi için 2 mm kalınlığında standart test plakaları hazırlanmıştır. Test plakaları üzerinden mekanik ve ısıl yaşlandırma testleri yapılmıştır. Ayrıca hazırlanan karışımların test plakası üzerinden VMQ kauçuğu ile yapışma özellikleri incelenmiştir. Test sonuçlarına göre en iyi malzeme özelliklerine sahip deneme karışımı belirlenmiştir. FKM kauçuk karışım reçetesi içerisinde kullanılan proses kolaylaştırıcı tipinin mekanik özellikleri etkilediği tespit edilmiştir. FKM kauçuk için en uygun proses kolaylaştırıcı tipinin yağ asidi ve wax karışımı olan tip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca reçete içerisinde optimum kullanım miktarının 1 phr olduğu tespit edilmiştir. Geliştirilen yeni FKM kauçuk karışımının turbo şarj hortumu üzerindeki etkisinin incelenmesi için ekstrüzyon ve otoklav prosesleri ile hortum üretimi gerçekleştirilmiştir. Hortum üzerinden performans testleri de yapılarak nihai ürün değerlendirilmiştir.
Polimer esaslı fonksiyonel nanokompozit malzemelerin üretimi
Nanokompozitler, yüksek yüzey-hacim oranına sahip malzemeler olduklarından malzemenin saf haline göre daha iyi mekanik, termal, optik, kimyasal ve fiziksel özellikler göstermektedirler. Yeni nesil nanokompozit malzemelerden biri haline gelmiş olan nanolifler, küçük boyutları sayesinde daha yüksek yüzey alanı/hacim oranı, düşük yoğunluk, düşük özgül ağırlık, yüksek gözeneklilik, küçük gözenek boyutu, yüksek biyo-uyumluluk, mukavemet, pürüzsüz yapısı ve kaplama özelliklerine sahiptirler. Elektro-eğirme tekniği, son zamanlarda nanolif üretiminde en sık kullanılan yöntemdir ve bu yöntemle üretilen lifler klasik yöntemle üretilen liflerden yüz kez daha küçük yarıçapta olabilmektedir. Click kimyası yüksek verim alınabilen, birçok fonksiyonel grupla uyumlu olan, yüksek seçicilik ile gerçekleşen, fonksiyonel grup çeşitliliğine olanak sağlayan, kısa reaksiyon sürelerine sahip olan, kullanılan çözücülere karşı hassas olmayan, kromatografik yöntemler kullanılmadan ayrılabilen, zararsız ve ihmal edilebilir derecede düşük konsantrasyonda yan ürünler oluşturan reaksiyonlar topluluğu olarak bilinmektedir. Bu çalışmada, elektroeğirme tekniğinin click kimyası ile aynı zamanda uygulanması sağlanarak poli(vinil klorür) (PVC) esaslı fonksiyonel nanoliflerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Elektriksel ortamda bakır (I) katalizli azid-alkin siklokatılma click kimyasının (CuAAC) gerçekleştirilebildiği Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve proton nükleer manyetik spektroskopisi (1H-NMR) yöntemleriyle ispatlanmıştır. CuAAC click reaksiyonlarının etkinliği, PVC'nin azid bandındaki azalma takip edilerek FT-IR spektroskopisi ile izlenmiştir. En iyi CuAAC click verimi, optimize edilmiş koşulda (6:2:0,01= azid-fonksiyonlu PVC: fenil asetilen: bakır(II) sülfat pentahidrat, 35 kV voltaj, negatif yüklü kolektör ve 0,1 mm/saat besleme hızı) %70 olarak bulunmuştur. Ek olarak, 1H-NMR spektroskopisi, PVC-N3 ve fenil asetilenin click ürününün kimyasal yapısını doğrulamıştır ve CuAAC click verimi %69,2 olarak hesaplanmıştır. PVC-N3'ün yerinde fonksiyonladırılması sonucu elde edilen nanolifin, diferansiyel tarama kalorimetresi ile termal özellikleri incelendiğinde fenil asetilen fonksiyonlu nanolifin daha yüksek camsı geçiş sıcaklığına sahip (86,1 oC) olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen liflerin nanoboyutta olduğu taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gösterilmiştir. Nanoliflerin çapları SEM ile incelenmiştir ve nanolif çapları 20-400 nm arasında bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Click kimyası, Elektroeğirme, Nanolifler
Doğal kauçuklarda çapraz bağ yoğunluğunun statik ve dinamik özellikler üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Bu tez kapsamında doğal kauçuk (NR) esaslı parçalarda vulkanizasyon pişirici sistemlerinden biri seçilerek, pişirici oranlarının çapraz bağ yoğunluğuna ve dolayısı ile parçanın statik ve dinamik özelliklere etkisi üzerine çalışılmıştır. Malzeme geliştirme çalışmaları için öncelikle NR kauçuk esaslı reçete formülasyonları tasarlanmıştır. Bu tasarımda kükürtlü pişirici sistemi kullanılarak başlangıçta etkili sistem, yarı etkili sistem ve konvansiyonel sistem olmak üzere 3 farklı reçete çalışması yapılmıştır. Çalışmaya Semi-EV sistem ile devam edilirken sıcaklığın, vulkanizasyon üzerindeki etkisini incelemek amacıyla bir kauçuk reçetesi 140°C, 150°, C, 160°C ve 170°C olmak üzere farklı sıcaklıklarda üretilmiştir. Vulkanizasyonun 160 °C 'de optimum seviyede olduğu kabul edilerek elde edilen numunelerde, çapraz bağ oluşumu ve yoğunluğunun tespiti için şişme (swelling) deneyi yapılmıştır. Swelling deneyi ile elde edilen veriler Flory Rehner denklemi kullanılarak, kauçukların çapraz bağ yoğunlukları hesaplanmıştır. NR karışımlarının vulkanizasyon özelliklerinin belirlenmesi için reometre testi yapılmıştır. Dinamik özelliklerin belirlenmesi için 13 mm çapında ve 6 mm kalınlığında test butonları, mekanik özelliklerin belirlenmesi için 2 mm kalınlığında standart test plakaları hazırlanmıştır. Test plakalarından; yoğunluk, sertlik, çekme mukavemeti ve kopma uzaması, yırtılma kuvveti testi yapılmıştır. Test butonlarından, dinamik ve statik sertlik ölçümleri alınmıştır. Deney ve test numuneleri incelendiğinde ilk üç deneme karışımından göstermiş olduğu iyi mekanik özelliklerinden dolayı semi-EV sistem ile reçete tasarımlarına devam edilmesi gerektiği tespit edilmiştir. Diğer kauçuk karışımlarında 160°C'de TBzTD, MBTS, TMTD, MBT ve CBS hızlandırıcıların farklı oranlarda kullanılmasıyla statik ve dinamik özellikleri incelenmiştir. Mekanik özellikler ve dinamik özelliklerden çıkan sonuçlara göre optimum sonuçları veren karışım NR 8 karışımı olmuştur.
Moleküler katman biriktirme (MLD) yöntemiyle organik – inorganik hibrit alukon ince filmlerin oluşumu
Bu çalışmada MLD (Moleküler Katman Biriktirme) yöntemi ile hibrit alukon ince filmler biriktirilmiştir. Hibrit alukon ince filmler; silisyum tabaka, cam lamel ve cam kumaş yüzeyler üzerinde üretilmiştir. TMA-EG ve TMA-GL olarak farklı prekürsörler kullanılıp, iki farklı alukon üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretim sırasında birikme oranınınti amacıyla elipsometre analizi yapılmıştır. Hibrit alukon ince filmin üretimi sırasında kontrolsüz büyüme, oksidasyon ve sızma gibi durumlar ile karşılaşılmış olup çözümler üretilmiştir.
Araç fren pedalının polimer kompozit malzemeden eklemeli üretim yöntemine uygun optimum tasarımı ve seri parça ikamesi olarak üretimi
Polimer kompozit malzemeden parça üreten 3B yazıcı ve bant serme sistemleri (genel ismi ile eklemeli üretim sistemleri) hızla gelişmektedir. Ancak üretim hızları henüz düşüktür. Şu an için seri üretime dönük ancak düşük adetli parçalar için kullanımı verimli durmaktadır. Cihazın bu vasfından yararlanmak için seri üretimde kullanılan metal parçanın eklemeli üretime ve kompozit 3B yazıcının malzeme ve yazma sistemine uygun tasarlanması gerekmektedir. Bu çalışma halen üst segment binek ve ticari araçlarda bulunan el freni yerine kullanılan ayak fren pedalının, çelik yerine ikame olarak polimer kompozit parçadan eklemeli üretim yöntemi ile üretimi ve çelik parçadan istenen özelliklere uygunluğunun deneysel olarak incelenmesi üzerindedir. Tezin amacı polimer kompozit 3B yazıcıların parça yazdırma stratejilerine uygun parçanın istenen mekanik ve fiziksel özellikleri sağlayacak şekilde optimum tasarımının yapılması, yapılan tasarımın mekanik performansının uygunluğunun Sonlu Elemanlar Analizleri ile incelenmesi ve 3B yazıcı ile üretilerek nihai performansının, araç üreticisi tarafından gerçek parçadan beklenen isterlere uygunluğunun deneysel olarak incelenmesidir.
Kurşun içermeyen piezoelektrik özellikli elastomer nanokompozit
Piezoelektrik özellikli elastomer kompozitler yüksek deformasyona uğrayabilme özelliklerinden dolayı önemli bir araştırma konusu olup piezoelektrik özellikli polimerlerin bir alt grubudur. Günümüzde kurşun içeren malzemelerin kullanımını insan sağlığı ve doğaya zararlarından ötürü azaltılması gerekmektedir. Bu nedenle kurşun içermeyen piezoelektrik malzemeler geliştirmeye ve uygulamalarına dönük çalışmalara daha fazla ihtiyaç bulunmaktadır. Sunulan tezde bahsedilen nedenden dolayı kurşun içermeyen ve tip 2 FKM kauçuk ile hazırlanan numuneler ile hem FKM kauçuğun piezoelektrik özelliği hem de vulkanizasyon ile polarizasyon koşullarının piezoelektrik özellik üzerine etkisi incelenmiştir. Piezoelektrik özelliğin tespiti dinamik kuvvet altında açık devre voltajı ölçümü ile gerçekleştirilmiştir. Vulkanizasyonun piezoelektrik özelliği düşürdüğü fakat hem vulkanize hem de ham kauçuğun uygun polarizasyon ile piezoelektrik özelliğinin arttırılabildiği tespit edilmiştir. Vulkanize kauçuk numunede en yüksek 20 V açık devre voltajı ölçülürken ham kauçukta 27 V olarak ölçülmüştür. Çalışmada ayrıca polarizasyon prosesinin hem vulkanize hem de ham kauçuklarda çapraz bağ oluşumu ile ilişkisi incelenmiş ve polarizasyon sırasında elektrik alanın uygulanan seviyelerde çapraz bağ oluşumuna önemli bir etkisi tespit edilmemiştir. Fakat polarizasyonun yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilmesi durumunda malzeme basınç altında yüksek sıcaklıkta beklerse uygun koşullar sağlandığı için bir miktar çapraz bağ oluşumu görülmektedir. Bu çalışmada üretilen FKM kauçuğun elastik özelliğin gerektiği piezoelektrik uygulamalarda kullanımı uygundur.