Atık lastikten elde edilen karbon siyahı esaslı epoksi hibrit kompozitler ve özelliklerinin araştırılması
Investigation of carbon black-based epoxy hybrid composites obtained from waste tire and their properties
Yazar: NIJAT MUSAYEV
Danışman: PROF. DR. GÜLNARE AHMETLİ
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Kompozitlerin kullanım alanları havacılıktan denizciliğe, otomotivden spor ekipmanlarına kadar birçok sektöre yayılmıştır. Ancak kompozit malzemeye geçişi sınırlandıran en büyük etken kompozitlerin şu an için yüksek olan üretim maliyetleridir. Son yıllarda düşük çevresel etki ve geri dönüştürülebilir olması gibi nedenlerle kompozit malzemelerde atıkların değerlendirilmesi, özellikle üretim maliyetli açısından da önemlidir. Araç lastikleri, fiziksel, kimyasal ve biyolojik bozunmalara karşı oldukça dirençlidirler. Bu yüzden çevre dostu malzemeler sınıfına girmemektedirler. Atık lastiklerin termal pirolizi, malzeme ve enerji geri kazanımı için endüstriyel açıdan faydalı bir yöntemdir. Pirolitik karbon siyahı (CBp), bu sürecin ikincil ana ürünü olarak kabul edilir. Bu çalışmada, atık lastik için termal piroliz yöntemi kullanılarak CBp elde edilerek doğal atık olan yumurta kabuğu (YK) ile birlikte epoksi tabanlı hibrit kompozitlerde hibrit dolgu olarak kullanılmıştır. Kompozitlerin mekanik, termal, yanma ve dinamik-mekanik gibi özelliklerine hem CBp:YK oranının (1:1, 1:3 ve 1:3), hem de hibrit dolgu oranının etkisi incelenmiştir.Hibrit dolgu malzemesi epoksi reçineye farklı oranlarda (kütlece %15-20-25-30-35) ilave edilerek kompozitler oluşturulmuştur. Kompozitler, döküm tekniği kullanılarak ASTM D 638 standardına göre hazırlanmıştır. Dolgu malzemeleri ve kompozitler mekanik testler, X-ışını kırınımı (XRD), termogravimetrik analiz (TGA), taramalı elektron mikroskobu (SEM), dinamik-mekanik analiz (DMA) ile karakterize edilmiştir. En iyi CBp:YK oranı 1:1, en iyi hibrit dolgu oranı ise %25 olarak belirlenmiştir. En yüksek çekme dayanımı, tan δ eğrisinden tayin edilen en yüksek camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ve en iyi yanma özellikleri bu kompozit için tespit edilmiştir.

Abstract:
The use of composites has spread across many sectors, from aviation to maritime, automotive to sports equipment. However, the biggest factor limiting the transition from a steel material to a composite material is the currently high production costs of composites. In recent years, the utilization of waste in composite materials has become important, especially in terms of production costs, due to reasons such as low environmental impact and recyclability. Vehicle tires are highly resistant to physical, chemical, and biological degradation. Therefore, they are not considered environmentally friendly materials. Thermal pyrolysis of waste tires is an industrially useful method for material and energy recovery. Pyrolytic carbon black (CBp) is considered the secondary major product of this process. In this study, CBp was obtained using the thermal pyrolysis method for waste tires and used as a hybrid filler in epoxy-based hybrid composites with the natural waste chicken eggshell (CESh). The effects of the CBp:CESh ratio (1:1, 1:3, and 1:3) and the hybrid filling ratio on the composites' mechanical, thermal, combustion, and dynamic-mechanical properties were examined. Composites were formed by adding hybrid filling material to epoxy resin in different proportions (15-20-25-30-35% by mass). Composites were prepared according to ASTM D 638 standards using the casting technique. Fillers and composites were characterized by mechanical tests, X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), and dynamic-mechanical analysis (DMA). The best CBp:CESh ratio was determined as 1:1, and the best hybrid filling ratio was determined as 25 wt%. The highest tensile strength, the highest glass transition temperature (Tg) were determined from the tan δ curve, and the best-burning properties were determined for this composite.