HDPE
ZnO - SİO² - CaCO³ ? Mg(OH)² nano-polimerinin mekanik, ısıl ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi / The mechanical, thermal and morphological properties of HDPE composites filled with ZnO, SİO2, CaCO3 and Mg(OH)2 nano powders
Yazar: SEZGİN ERSOY
Danışman: DOÇ. DR. MÜNİR TAŞDEMİR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Nanokompozitler = Nanocomposites ; Polietilen = Polyethylene ; Polimer alaşımları = Polymer alloys

Özet:
Polimer teknolojisi her geçen gün ihtiyaçlar için yeni çözümler üretmektedir. Son yıllarda bu konudaki araştırmalar oldukça artmıştır. Bununla birlikte dolgu malzemelerinin polimerlere ilavesiyle de yeni malzemeler üretilmiştir. Polimer ile dolgu arasındaki ilişki malzemenin fiziksel özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte malzeme araştırmalarında nano malzemeler üzerinde durulan konulardan bir diğeri olmuştur. Nano ölçekli malzemeler külçe malzemelere göre daha farklı ve üstün nitelikli mekanik, elektrik, ısıl, optik ve kimyasal özelliklere sahiptirler.Çalışmamızda Yüksek yoğunluklu polietilen ile değişik nano partiküllerden üretilen malzemeler üzerinde çalışılmıştır. Yüksek yoğunluklu polietilen sert olarak tanımlayabileceğimiz bir malzeme olup suya, kimyasal maddelere direnci iyidir. Işık ve açık hava koşullarında ise pek dayanıklı olduğu söylenemez. Buna karşı mekanik özellikleri iyi olan yüksek yoğunluklu polietilenin özellikle darbe ve çekme dayanımı yüksektir. Yüksek yoğunluklu polietilenin bazı dolgu maddeleriyle olumsuz yönleri iyileştirilebilmekte ve diğer özellikleri güçlendirilebilmektedir. Ancak bu polimere katılacak dolgunun yüzeylerde sahip olduğu etkileşim malzemenin kalitesini büyük ölçüde etkilemektedir.Araştırmanın amacı; çinko oksit, magnezyum hidroksit, kalsiyum karbonat ve silisyum dioksit ile karıştırılan yüksek yoğunluklu polietilen kompozit üzerinde oluşturacağı ara yüzey etkileşiminin fiziksel, mekanik ve morfolojik özelliklere olan etkisinin incelenmesidir. Yüksek yoğunluklu polietilen ve çinko oksit, magnezyum hidroksit, kalsiyum karbonat ve silisyum dioksit nanopartiküller % 5,10,15 ve 20 oranında karıştırılmıştır. Karışım işleminden sonra kurutulan malzemeler ekstrüzer makinesi ve kırıcı ile granül haline getirilmiştir. Enjeksiyon makinesinde kalıplanan numunelere çekme, darbe, aşınma, sertlik gibi mekanik testler uygulanmış, ısıl özelliklerinin tespit edilmiş, SEM incelemesi ile nanopartiküllerin yapıdaki dağılımı incelenmiştir. Dolgulu ve dolgusuz yüksek yoğunluklu polietilen için elde edilen test sonuçlarında her bir dolgu malzemesinin ve bunların dolgu oranlarının yapıya girmesiyle mekanik özellikler azalma meydana gelmiş, buna karşı ısıl özelliklerinde iyileşmeler gözlenmiştir. Bunun nedeni nano boyuttaki dolgu malzemelerinin homojen yapı oluşumu ve dağılımdaki zorluk, hidrofobik-hidrofilik ayrışmalar, katkı oranlarının artışına bağlı yüzey etkileşiminin azalması sayılabilir.Çalışmamızın ilk bölümünde nano teknoloji, malzemeler, kompozit ve nano kompozitler hakkında genel bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde ise çalışma konumuzla ilgili yapılan çalışmalar ve sonuçları sunulmuştur. Üçüncü bölümde araştırmada kullanılan malzemeler ve numunelerin elde edilmesi anlatılmıştır. Bu bölümde numuneler üzerinde uygulanan testler hakkında da bilgi verilmiştir. Dördüncü bölümde ise yapılan deneyler sonrası elde edilen sonuçlar ve bu sonuçlara ait grafikler sunulmuştur. Bu sonuçların yorumlanması ve yorumlara ait öneriler ise son bölümde verilmiştir.

Abstract:
Polymer technology is producing new solutions for recent needs day by day. The investigations about this subject have increased in recent years. Unused materials have been produced by adding the packing material to the polymer. The connection between the polymer and the core is known to have a big effect on the physical features of the material. Together with this, nano-material is one of the subjects that have been brought about. Nano materials compared to the ingot materials are a bit different and have superior mechanic, electrical, thermal, optics and chemical qualifications properties.In this study we have worked on the high density polyethylene and different materials produced by nano-powder. High density polyethylene can be defined as an ironbound material and it is resistant to water and chemical materials. However it cannot be said to be so lasting in light and open air. On the contrast, this high density polyethylene, that has good mechanical features, has high hit and rolling strength. Using some stowing substances these negative sides can be improved and other features can be strengthened. But the interaction of the stowing substance that will be added to materials on the surfaces is mostly dependent on this.The main aim of this study is the investigation of the effect of high-intensity polyethylene, which is filled with zinc oxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate and silicon dioxide and the impact of this interface interaction on the mechanical, thermal and morphological properties. High density polyethylene and zinc oxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate and silicon dioxide have been mixed at % 5, %10, %15 and % 20 proportion. After the mixing activity the dehydrated materials have been changed into granule by the help of crusher and extrusive machine.Some mechanic tests like tensile, wear and hardness have been applied to the samples that have been molded in injection machine. Some analysis has been made to locate the thermal properties and with SEM investigation the dispersion of the nano powders in substance have been investigated. The results that have been obtained from the tests for the filled and unfilled polyethylene showed that: there have been observed a decrease in mechanical properties and a recovery in thermal properties by adding each filling materials and their filling proportions added to structures. The reasons may be the homogeneous structure of the nano sized filling materials, the difficulty in diffusion, hydrophobic ? hydrophilic alterations or the decreasing surface interaction related to increasing additive proportions.In the first part of our study some general information has been given about nano technology, materials, composites and nano composites. As for the second part the workings and results done about our labor subject have been submitted. In the third part obtaining of the materials and samples used during our investigation have been explicated. Also some information about the tests, which have been made on the samples, has been given in this part. In the fourth part the results of the experiments and the charts belonging to these results have been presented. The comments of the results and proposals about these comments are given in the last part.