Cam elyaf ve karbon elyaf takviyeli PA11/PBS karışımlarının hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation of glass fiber and carbon fiber reinforced PA11/PBS blends and investigation of the properties
Yazar: SEVCAN GÖKÇEK
Danışman: PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Son yıllarda petrol kaynaklarının yetersiz olması ve plastiklerin oluşturduğu atıkların çevreye çok fazla zarar vermesi nedeniyle yenilenebilir kaynaklı olan, biyo-bazlı ve kısmen biyolojik olarak parçalanabilen biyopolimer bazlı kompozitlerin geliştirilmesi ve kullanılması oldukça önemlidir. Yüksek ısıl ve mekanik özelliklere sahip, biyo-bazlı ve biyolojik olarak parçalanan poli(bütilen süksinat) (PBS) ile kabul edilen çekme dayanımına sahip, yüksek ısıl kararlılığı ve darbe mukavemeti olan, biyo-bazlı poliamid 11 (PA11) harmanlanarak tamamen biyolojik bazlı ve kısmen biyobozunur yeni bir PA11/PBS karışımı elde edilir. Fakat PA11/PBS karışımının kullanım alanlarının artırılması için mekanik ve ısıl özelliklerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Karışımın istenen özelliklerinin geliştirilmesi için yüksek performansa sahip cam elyaf (CE) ile karbon elyaf (KE) takviye malzemeleri kullanılmıştır. Ayrıca literatürde elyaf takviyeli PA11/PBS kompozitlerin üretilmesine dair bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, CE ve KE takviyeli PA11/PBS (60/40 ag./ag.) kompozitlerin üretimi çift vidalı ekstrüzyon ve enjeksiyonlu kalıplama yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiş ve hazırlanan kompozitlerin özellikleri incelenmiştir. PA11/PBS (60/40 ag./ag.) karışımına ağırlıkça %5-10-15-20 miktarlarında CE ve KE eklenmiştir. Hazırlanan kompozitlerin; çekme testi, reolojik analiz, termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), dinamik mekanik analiz (DMA), fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) testleri ile özellikleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan hem CE'nin hem de KE'nin karışımın mekanik ve ısıl özelliklerini iyileştirdiği sonucuna varılmıştır. Genel olarak, KE eklenen kompozitler, CE eklenen kompozitere göre daha yüksek mekanik, ısıl ve daha iyi morfolojik özellikler sağlamıştır.

Abstract:
In recent years, it is very important to develop and use bio-based and biodegradable biopolymers-based composites of renewable orign, due to insufficient oil resources and a large amount of damage to the environment by the plastic wastes it creates. Bio-based and biodegradable poly(butylene succinate) (PBS) with high thermal and mechanical properties can be blended with bio-based polyamide 11 (PA11), which has accepted tensile strength, high thermal stability, and impact strength. Thus, a new PA11/PBS blend is obtained that is fully biobased and partially biodegradable. However, to increase the usage areas of the PA11/PBS blend, it is necessary to improve its mechanical, and thermal properties. High performance glass fiber (GF) and carbon fiber (CF) reinforcement materials were used to develop the desired properties of the blend. In addition, no study has been found in the literature on the production of fiber reinforced PA11/PBS composites. In this master thesis, the production of GF and CF reinforced PA11/PBS (60/40 wt./wt.) composites was carried out using twin screw extrusion and injection molding methods, and the properties of the prepared composites were investigated. GF and CF were added to the PA11/PBS (60/40 ag/ag.) blend in amounts of 5-10-15-20% by weight. Properties of these prepared composites were investigated by tensile test, rheological analysis, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscope (SEM) tests. From the obtained results, it was concluded that both GF and CF improved the mechanical and thermal properties of the blend. Generally, CF added composites provided higher mechanical, thermal and morphological properties than GF added composites.