Nadir Toprak Elementi esaslı dolgu maddelerinin geliştirilmesi ve bu dolgu maddelerinin kalsit takviyeli polietilenin mekanik, termal ve morfolojik özelliklerine olan etkilerinin incelenmesi
Development of Rare Earth Element based fillers and investigation of the effects of these fillers on the mechanical, thermal and morphological properties of calcite reinforced polyethylene
Yazar: HÜSEYİN İSTEK
Danışman: DOÇ. DR. YILMAZ KISMET
Munzur Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yapısında kalsiyum karbonat (kalsit) katkısı bulunan ve geri dönüştürülebilir özellikteki termoplastiklerden olan alçak yoğunluklu polietilen (AYPE) in akışkanlıklarının ve diğer mekanik özelliklerinin iyileştirilebilmesi amacıyla alternatif olarak hangi dolgu maddelerinin eklenebileceği ve bunların üretim süreçleri incelenmiştir. İlk aşamada polimerler ve özellikleri hakkında genel çerçevede bilgiler verilmiş, polimerlerin üretim süreçleri ve kullanım alanları belirtilmiştir. Bundan sonra asıl çalışma alanını oluşturan termoplastikler ve geri dönüştürülebilir termoplastik çeşitleri incelenmiştir. Geri dönüştürülebilir termoplastiklerde üretici isteklerine bağlı olarak geliştirilen dolgu maddelerinin etkileri araştırılmıştır. Termoplastik matrisli malzemeler için geliştirilen elektrostatik toz boyalar ve nadir toprak elementlerinden lantan ve seryum içeren dolgu maddelerinin, bu termoplastiklerin özellikle mekanik, termal ve morfolojik özelliklerinde ne gibi değişiklikler meydana getirdikleri incelenmiştir. Öncelikle alçak yoğunluklu polietilen (AYPE), elektrostatik toz boyalar ve nadir toprak elementleri kullanılarak üç farklı dolgu maddesi geliştirilmiştir. Daha sonra bu dolgu maddeleri matris malzemesi olarak kullanılan %70 kalsit katkılı alçak yoğunluklu polietilen (AYPE) içerisine ağırlıkça %10, %20 ve %30 oranlarında takviye edilmiştir. Karışımlar önce mekanik olarak hazırlanmış ve daha sonra belirli sıcaklıklarda ekstrüzyondan geçirilerek homojen hale getirilmiştir. Bu homojen haldeki malzemeler yine belirli sıcaklık ve basınç altında plastik enjeksiyon makinasına dökülerek kalıplara basılmış ve çekme çubukları üretilmiştir. Üretilen test numunelerinin mekanik olarak çekme ve eğilme testleri ile termal analiz olarak ise TGA/DTA analizleri yapılmıştır. Matris ve dolgu maddelerinin fiziksel bağlanma mekanizmalarının incelenmesi için çubuk kesitleri taramalı elektron mikroskobu ile görüntülenmiştir.

Abstract:
In this study, which fillers can be added alternatively and their production processes are investigated in order to improve the fluidity and other mechanical properties of low density polyethylene (LDPE), which is a recyclable thermoplastic with calcium carbonate (calcite) additives in its structure. In the first stage, general information about polymers and their properties is given, production processes and usage areas of polymers are specified. After that, thermoplastics and recyclable types of thermoplastics, which constitute the main field of study, were examined. The effects of fillers developed in recyclable thermoplastics depending on the manufacturer's requirements were investigated. Electrostatic powder coatings developed for thermoplastic matrix materials and fillers containing rare earth elements lanthanum and cerium have been investigated, especially on the mechanical, thermal and morphological properties of these thermoplastics. First of all, three different fillers were developed using low density polyethylene (LDPE), electrostatic powder paints and rare earth elements. Then, these fillers were reinforced into 70% calcite added low density polyethylene (LDPE), which is used as matrix material, at 10%, 20% and 30% by weight. The mixtures were first prepared mechanically and then homogenized by extrusion at certain temperatures. These homogeneous materials were poured into the plastic injection machine under a certain temperature and pressure, and pressed into the molds and pull rods were produced. Mechanical tensile and bending tests of the produced test samples and TGA/DTA analyzes as thermal analysis were performed. Bar sections were visualized by scanning electron microscopy to examine the physical bonding mechanisms of the matrix and fillers.