Sürekli cam fibertakviyeli polipropilen kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of continuous glass fiber reinforced polypropylene composites
Yazar: DUYGU GÜLFEM BAYDAR
Danışman: PROF. DR. AHMET ÜNAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Kimyasal ve/veya fiziksel özellikleri açısından birbirinden farklı iki veya daha fazla malzemenin aralarında ara yüzey oluşturarak, kimyasal bağ yapmaksızın meydana getirdikleri yeni malzeme grubuna kompozit malzemeler denir. Kompozitlerin en önemli avantajı kompozit malzemenin özelliklerinin, kendisini oluşturan diğer bileşenlerden üstün olmasıdır. Oluşturulan kompozit malzemelerin dayanım değerleri, kompoziti oluşturan bileşenlerin dayanım değerleri arasında kalmaktadır.Kompozit malzemeler matrislerine göre plastik, metal ve seramik matrisli olarak gruplanmakta olup, dünya üzerindeki kompozit kullanımının %80'ini plastik matrisli kompozitler oluşturmaktadır. Plastik kompozit günümüz uygulamalarında termoset plastiktler tercih edilmektedir. Bunun nedeni termosetlerin fiber malzemelerine yapışmasının kolaylıkla gerçekleşmesi; dolayısıyla fiber-matris arayüzey bağlantısının kuvvetli olmasının sağlanmasıdır.Ancak son zamanlarda hafif konstrüksüyon uygulamalarını arttırmaya doğru bir yönelme söz konusu olduğundan, termoplastik matrisli kompozitlerin kullanım fikri yaygınlaşmıştır. Bunun başlıca sebebi olarak termoplastiklerin daha düşük yoğunluğa, daha yüksek kimyasal dayanıma, yüksek gerinime sahip olması ve daha hafif, daha esnek ve geri dönüşebilir olması gibi avantajları gösterilebilir. Ancak bunlarda yaşanan başlıca problem arayüzey oluşumunu gerçekleştirecek yapışmanın sağlanamamasıdır.Bu çalışmada termoplastik grubu bir polimer olan polipropilen (PP), bükümlü sürekli E-camı fiber ile takviyelendirilerek üretilmiştir. Matris olarak iki farklı tür polipropilen kullanılarak optimum sonuç veren polimer türünde, PP kompozitlerde ortaya çıkan yapışma sorununu çözmek için iki farklı üretici firmaya ait yapıştırıcı alternatifleri, farklı oranlarda, PP ile harmanlanarak üretimler gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozitlerin mekanik ve fiziksel karakterizasyonları yapılmıştır. Mekanik karakterizasyon için kompozitler çekme testine tabi tutulmuş ve dayanım değerleri saptanarak kopma şekilleri gözlenmiştir. Fiziksel karakterizasyonda ise önce fiber hacim oranının etkisini saptayabilmek için numuneler kalsinasyon testine tabi tutulmuştur.Çalışma sonucunda yapıştırıcı tatbikinin kompozitin dayanımını, yapıştırıcısız kompozite göre %80-85 arttırdığı saptanmıştır ve bu yapıştırıcı etkisi stereo mikroskobu fotoğraflarında da görülmüştür. Ancak ıslatma problemine bağlı olarak belirli bir fiber hacim oranından sonra mekanik özelliklerin düştüğü gözlenmiştir.

Abstract:
Composites are the new materials composed from two or more materials, which show different chemical and / or physical features from each other, forming the interface between them without chemical bonding. The most important advantage of the composite materials is the properties of composites are superior to their components. The strength of produced composite materials is between the strength values of its components.Composite materials are grouped according to the matrix as plastic, metal and ceramic matrix. The plastic matrix composites are used 80 % in the world composite usage. In today's plastic matrix applications, thermoset plastic matrix is generally preferred. This is because thermoset materials can easily adhere to the fibers, so strong fiber-matrix interface are provided.However, the idea of using thermoplastic matrix composites is grown up recently, due to the increasing tendency of lightweight construction applications. The main reason of this is the advantages of thermoplastics that are lower density, higher chemical resistance, higher strain, lighter, more flexible and being recyclable. However the major problem in these is the adhesion, that forms the interface, could be not provided.In this study, polypropylene (PP), a group of thermoplastic polymer, was reinforced with the roving continuous E-glass fiber. Two different types of polypropylene were used as the matrix polymer and features of created composites were optimized. The type with the optimum properties was produced by blending two commercially available adhesives at different concentrations to solve adhesion problem which occurs at PP composites.As a result, the application of bonding adhesive increased the strength of composite by 80-85%, and the adhesive effect was observed in stereo microscope photographs. However it was observed that mechanical properties decreased over a certain fiber volume ratio, because of nonwetting.