Biyopartikül takviyeli polimer matrisli biyokompozit malzemelerin üretilebilirliğinin ve özelliklerinin araştırılması
Investigation of properties and manufacturability of bioparticule reinforced polymer matrix biocomposites
Yazar: OĞUZHAN CAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BİLGE YAMAN ISLAK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN AÇIKBAŞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Bitki lifleri = Plant fibers ; Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
ÖZET 
Kompozit malzemeler, endüstrinin her alanında sağladıkları avantajlar nedeniyle, istenilen farklı tipteki mekanik, fiziksel veya kimyasal özellikleri yeterli olmayan polimer malzemelerin farklı tipte ve miktarlarda doğal lif ya da sentetik fiberler ile desteklenmesi sonucunda üretilen karma yapılı malzemelerdir. Özellikle lifli kompozit yapıların geliştirilmesi ve özellikleri üzerine, son zamanlarda çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Bununla birlikte; yeni araştırmalar yapay fiberler yerine doğal fiberlerle üretilebilecek biyokompositlerin üretimi üzerine yoğunlaşmıştır. Bu çalışmalar kesik elyaf üretim süreçlerinde üretim yöntemlerinin geliştirilmesi ve aynı zamanda bu polimerlere ilişkin özellik profili geliştirilmesi ile ilgilidir. Yapılan çalışmanın biyokompozit oluşturabilecek atık sınıfında değerlendirilebilecek kadar ucuz doğal fiberlerin kompozit bileşiminde kullanılarak biyopolimerlerin üretilebilirliliğin araştırılması ve özelliklerinin tespitini kapsamaktadır.

Bu çalışmada, doğal lif takviyeli kompozit malzemelerde takviye malzemesi olarak en çok kullanılan selüloz esaslı doğal lifler yerine yine lifli yapıya sahip çam kozalağı ve fındık kabuğu takviyesi kullanımı denenmiş, içyapıları, fiber-matris uyumu, özellikler üzerinde büyük etkisi olan fiber-matris bağ mukavemeti, kompozitlerin mekanik, fiziksel ve tribolojik özellikleri ayrıntılı olarak ilk defa incelenmiştir. Biyokompozitlerin üretilmesinde polietilen ve epoksi matris malzeme kullanılmıştır. Polietilen matrisli kompozitlerin üretiminde ekstrüzyon yöntemi, epoksi matrisli kompozitlerin üretiminde açık döküm yöntemi seçilmiştir. Proje kapsamında kompozit malzemelerin özelliklerine iki farklı takviye malzemesinin (öğütülmüş fındık kabuğu ve çam kozalağı) ve farklı miktarlarının (ağ. %5, %10, %20 ve %30) etkisi incelenmiştir. Farklı oran ve katkılara sahip kompozitlerin mekanik özelliklerin belirlenmesinde, sertlik, çekme ve eğme testleri gerçekleştirilmiştir. Tribolojik karakterizasyon için; tungsten karbür aşındırıcı bilye kullanılarak oda sıcaklığında yağlayıcı olmadan bilye-disk (ball-on-disk) testleri gerçekleştirilerek sürtünme ve aşınma oranları belirlenmiştir. 

Anahtar kelimeler: Biyokompozit malzemeler, biyopartikül, polimer, doğal atık

Abstract:
SUMMARY
Composite materials(CM) are made from two or more constituent materials with significantly different physical or chemical properties that, when combined, produce a material with characteristics different from the individual constituents. A number of research projects have been carried out in the past few years especially about developing production and processing technologies of fiber reinforced composite materials. Natural fiber-reinforced thermoplastic composites have attracted considerable attention in recent years because they can potentially cut product cost, improve mechanical properties, and are beneficial to the environment in applications. The investigations conducted ranged from the surface modifications, composite processing methods, to determination of physical properties. This study consists of investigation of properties and manufacturability of biocomposites by using low-cost biofibers classified as waste materials.

In this study, the use of pine cones and hazelnut shell reinforcements which have been used as fiber reinforcing material in natural fiber reinforced composite materials instead of the most commonly used cellulose based natural fibers.  Fiber-matrix bonding strength, fiber-matrix bond strength with great effect on properties, mechanical, physical and tribological properties of composites were investigated in detail for the first time. Polyethylene and epoxy matrix materials were used in the production of bio-composites. In the production of polyethylene matrix composites, extrusion method has been chosen for casting of epoxy matrix composites. Within the scope of the project, the effect of two different reinforcement materials (milled hazelnut shell and pine cone) and different amounts (10%, 20% and 30%) of the CM were investigated. For determination of the mechanical properties of composites with different ratios and additives, tensile, bending, hardness tests performed. For tribological characterization; by using tungsten carbide abrasive balls, ball-on-disk tests were carried out without lubricant at room temperature and friction and wear rates were determined.

Keywords: Biocomposite Materials, Biofiber, Polymer, Waste Materials