Karbon elyaf takviyeli polietilenin mekanik, termal vefiziksel özelliklerine nadir toprak elementlerinin etkileri
The effects of rare soil elements on the mechanical, thermal and physical properties of carbon fiber reinforced polyethylene
Yazar: PAMUK AYİKURT
Danışman: DOÇ. DR. YILMAZ KISMET ; DR. ÖĞR. ÜYESİ AKAR DOĞAN
Munzur Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Stratejik Hammaddeler ve İleri Teknoloji Uygulamaları Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Ekstrüzyon = Extrusion ; Lantan = Lanthanum ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Plastik enjeksiyon = Plastic injection ; Polietilen = Polyethylene ; Seryum = Cerium ; Termal özellikler = Thermal properties

Özet:
Bu çalıĢmada termoplastiklerin önemli bir üyesi olan polietilenin mekanik, termal 
ve morfolojik özellikleri üzerine karbon elyaf tozu ve nadir toprak elementlerinin etkileri 
incelenmiĢtir. Polietilen olarak alçak yoğunluklu (AYPE) ve yüksek yoğunluklu (YYPE) 
polietilenler ayrı ayrı çalıĢılmıĢtır. Nadir toprak elementi olarak ise %90 ve üzeri saflıkta
lantan ve seryum oksitler kullanılmıĢtır. Öncelikle bu elementler saf suda ayrı ayrı 
çözüldükten sonra karbon elyaf tozu bu çözeltilere karıĢtırıldı. Lantan ve seryumun karbon 
elyafa emilimi sağlandıktan sonra bu karıĢımlar hazırlanan alçak yoğunluklu polietilen 
çözeltisi içerisine dökülerek termoplastik karakterde takviye elemanı geliĢtirildi. Lantan ve 
seryum esaslı olarak ayrı ayrı elde edilen bu takviye elemanları kurutulup granül hale 
getirildikten sonra çalıĢmada kullanılacak olan matris malzemeler (AYPE ve YYPE) ile 
ayrı ayrı ağırlıkça %5, %10, %20 ve %30 oranlarında önce mekanik olarak daha sonrada 
uygun sıcaklıklarda ekstrüzyonda homojen olarak karıĢtırıldı. Ekstrüzyonda homojen hale 
getirilen bu karıĢımlar ekstrüzyon çıkıĢında soğutuldu ve akabinde kırıcıdan geçirilerek 
granül hale getirildi. Elde edilen bu granüller plastik enjeksiyon makinası ile kalıplara 
basılarak standart çekme çubukları üretildi. Üretilen bu çekme çubuklarının mekanik 
olarak çekme, eğilme, izod darbe ve sertlik analizleri gerçekleĢtirildi. Elde edilen 
karıĢımların camsı geçiĢ sıcaklıkları, erime sıcaklıkları ve kütle kayıplarının belirlenmesi 
için ise TGA/DTA analizi yapıldı. Aynı zamanda matris ve dolgu arasında ki bağlanma 
mekanizmasının belirlenmesi için ise numunelerin kesit görüntüleri elektron mikroskobu 
ile incelendi. Hem AYPE hem de YYPE içerisinde artan takviye elemanı miktarına bağlı 
olarak değiĢimler grafiklerle gösterilerek tartıĢıldı.

Abstract:
In this study, the effects of carbon fiber powder and rare earth elements on the 
mechanical, thermal and morphological properties of polyethylene, which is an important 
member of thermoplastics, were investigated. As polyethylene, low density (LDPE) and 
high density (HDPE) polyethylenes were studied separately. Lanthanum and cerium oxides 
with a pure of 90% and above were used as rare earth elements. First, these elements were 
dissolved separately in pure water, and then carbon fiber powder was mixed into these 
solutions. After the absorption of lanthanum and cerium into carbon fiber, these mixtures 
are poured into the prepared low density polyethylene solution and a thermoplastic 
reinforced element is developed. These reinforcing elements, which were obtained 
separately as lanthanum and cerium based, were dried and granulated. Then, it was mixed 
homogeneously with the matrix materials (LDPE and HDPE) to be used in the study 
separately at 5%, 10%, 20% and 30% by weight, first mechanically and then in extrusion at 
appropriate temperatures. These mixtures, which were homogenized in extrusion, were 
cooled at the exit of the extrusion and granulated by passing through the crusher. These 
granules obtained were pressed into molds with a plastic injection machine and standard 
specimen were produced. Mechanical tensile, bending, izod impact and hardness analyzes 
of these produced standard specimen were performed. TGA/DTA analysis was performed 
to determine the glass transition temperatures, melting temperatures and mass losses of the 
obtained mixtures. At the same time, in order to determine the bonding mechanism 
between the matrix and the filler, the cross-sectional images of the samples were examined 
by electron microscopy. Depending on the increasing amount of reinforcement elements in 
both LDPE and HDPE, the changes were discussed by showing graphics.