Otomotiv uygulamalarına yönelik hibrit kaolin ve talk dolgusunun poliamid 66 kompozitlerinin özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of hybrid kaoline and talc filler on the properties of polyamide 66 composites for automotive applications
Yazar: MEHMET CAN GÜLER
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR BORA
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Polimer kompozitler = Polymer composites ; Termoplastik = Thermoplastic

Özet:
Termoplastik esaslı polimer matrisinde inorganik dolgu maddeleri ile mekanik ve termal özellikler geliştirilebilir. Diğer dolgu maddeleri yerine talk ve kaolin gibi dolgu malzemelerinin kullanılması, termoplastik matrisli kompozitlerin işlenebilirliği için daha iyidir ve boyutsal kararlılık ve termal özellikler (camsı geçiş sıcaklığı ve ısıl eğilme sıcaklığı vb.) gibi temel performans gerekliliklerini geliştirir. Talk ve kaolin dolgu maddelerinin iyi estetik, hidrofobik karakter ve uygun fiyat ile birlikte sertliği artırma yeteneği, bu tür endüstriyel mineralleri poliamid bazlı kompozitler için en iyi dolgu maddeleri haline getirir. Kaolin ve talk, otomotiv ikincil yapısal parçaları gibi endüstriyel uygulamalarda dolgu malzemesi olarak kullanılır. Poliamid 66 gibi poliamidler, iyi mekanik özellikleri, ısıl direnci ve korozyon direnci nedeniyle çeşitli mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, otomotiv sektöründe boyalı dış parçaların kullanımı için ağırlıkça %20 ile %40 arasında değişen kaolin ve talk dolgu konsantrasyonlarının, Poliamid 66 kompozitlerinin mekanik ve termal özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Poliamid 66, talk ve kaolin; Coperion ZSK 26 Mc¹⁸ çift vidalı ekstrüder kullanılarak kompound edilmiştir. Kompound etme işleminden sonra test numuneleri, Engel enjeksiyon kalıplama makinesinde üretilmiştir. Çekme testleri, darbe testleri, ısıl eğilme sıcaklığı ve diferansiyel taramalı kalorimetri; sırasıyla Zwick Rowell ve Mettler Toledo cihazlarında ISO 527-1:2019, ISO 179-1, HDT-A ISO 75 ve ASTM E793-06 standartlarına uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Sonuç, ağırlıkça %40 kaolin dolgulu ve ağırlıkça %40 talk dolgulu poliamid 66 kompozitlerinin diğer tek dolgulu kompozitler arasında en etkili kompozitler olduğunu göstermiştir. Talk ve kaolin dolgu maddeleri ile hibrit etki araştırılmıştır. Test sonuçları, otomotiv sektörünün boyalı dış kısımlarının kullanımı için poliamid 66'nın termal özelliklerini iyileştirmede diğer hibrit kompozitler arasında ağırlıkça %30 talk ve ağırlıkça %10 kaolin dolgu takviyesinin en etkili kompozit kombinasyonu olduğunu doğrulamıştır.

Abstract:
The mechanical and thermal properties can be enhanced with inorganic fillers in the thermoplastic based polymer matrix. Using filler materials such as talc and kaolin instead of other fillers are better for the processability of the thermoplastic matrix composites and enhance key performance requirements such as dimensional stability and thermal properties such as glass transition temperature and heat deflection temperature. The ability of talc and kaolin fillers to enhance stiffness in combination with good aesthetic, hydrophobic character, and reasonable price, make such industrial minerals the best fillers for polyamide based composites. Kaolin and talc used as filler materials in industrial applications such as automotive secondary structural parts. Polyamides such as Polyamide 66 are widely used in various engineering applications due to their good mechanical properties, thermal resistance and corrosion resistance. In this paper, the effect of kaolin and talc filler concentrations varying between 20 to 40 wt. % on the mechanical and thermal properties of Polyamide 66 composites was investigated for the usage of painted exterior parts of the automotive sector. Polyamide 66, talc and kaolin were compounded by using Coperion ZSK 26 Mc¹⁸ twin screw extruder. After compounding, the test samples were manufactured at Engel injection moulding machine. Tensile tests, impact tests, heat distortion temperature and differential scanning calorimetry, were carried out in accordance with ISO 527-1:2019, ISO 179-1, HDT-A ISO 75 and ASTM E793-06 standards at Zwick Rowell and Mettler Toledo devices, respectively.  The result showed that 40 wt.% kaolin filled and 40 wt.% talc filled polyamide 66 composites were the most effective among other single filler composites. Hybrid effect was investigated with talc and kaolin fillers. The test results confirmed that %30 wt. talc and %10 wt. kaolin filler additions were the most effective among other hybrid composites about enhancing thermal properties of the polyamide 66 for the usage of the painted exterior parts of the automotive sector.