Karbon nanotüp takviyeli termoplastik kompozitlerin üretilmesi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
The production and investigation of mechanical properties of carbon nanotube reinforced thermoplastic composites
Yazar: MUHAMMED UMUT KİBAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSA YILDIRIM
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Bu çalışmada, yüksek yoğunluklu polietilen malzemesine 4 farklı oranda (%0,125, %0,250, %0,5 ve %1) karbon nanotüp ilave edilerek üretilen polimer kompozitlerin mikroyapı ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışma kapsamında karbon nanotüpün aglomerasyonunu engellemek ve homojen bir karışım elde etmek amacıyla yüksek yoğunluklu polietilen ve karbon nanotüp kübik karıştırma, asetonla karıştırma ve asitle yüzey modifikasyon işlemi olacak şekilde 3 farklı metot ile karıştırılarak arkasından sırası ile tek vidalı ekstrüzyon ardından enjeksiyon kalıplama ile kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin mikroyapı incelemeleri taramalı elektron mikroskobu ile yapılmış, mekanik özelikleri çekme testi ve üç nokta eğme testi ile belirlenmiştir. Yapılan çalışmalar sonrasında, ilave edilen KNT ile çekme, eğme dayanımının kübik karıştırma ve asetonla karıştırma yönteminde arttığı, çekme ve eğme testleri sonucunda en yüksek dayanım değerleri aseton ile karıştırılmış %0,5 KNT ilaveli kompozitlerde ölçülmüştür. Asitle yüzey modifikasyonu uygulanarak üretilen KNT/YYPE kompozitlerde ise ana malzemeye göre çekme ve üç nokta eğme dayanımı değerlerinde düşüş yaşanmıştır. Üretilen kompozitlerin mikro yapısında karbon nanotüp takviyesinin artmasıyla aglomerasyon oluştuğu gözlemlenmiş, artan karbon nanotüp miktarına bağlı olarak %1 KNT ilaveli kompozitlerde çekme dayanımının aglomerasyona bağlı olarak azaldığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, the microstructural and mechanical properties of polymer composites produced by adding carbon nanotubes to high density polyethylene material at 4 different ratios (0.125%, 0.250%, 0.5% and 1%) were investigated. Within the scope of the study, in order to prevent agglomeration of carbon nanotube and to obtain a homogeneous mixture, high density polyethylene and carbon nanotube were mixed with 3 different methods as cubic mixing, acetone mixing and acid surface modification process and then composites were produced by single screw extrusion and injection moulding, respectively. The microstructure examinations of the produced composite materials were examined by scanning electron microscopy and their mechanical properties were determined by tensile test and three-point bending test.  As a result of the study, it was found that the tensile and flexural strength increased with the addition of CNT in cubic mixing and acetone mixing methods, and the highest strength values in tensile and flexural tests were measured in composites with 0.5% CNT addition mixed with acetone. In the CNT/ HDPE composites produced by surface modification with acid, there was a decrease in tensile and three-point bending strength values compared to the base material. It was observed that agglomeration occurred in the microstructure of the composites produced with increasing carbon nanotube reinforcement, and it was seen that the tensile strength of composites with 1% CNT addition decreased due to agglomeration due to increasing carbon nanotube amount.