Cam elyaf takviyeli PA6/PA12 ve PA6/PA610 karışımlarının hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation of glass fiber reinforced PA6/PA12 and PA6/PA610 blends and investigation of the properties
Yazar: ELNURA ARTYKBAEVA
Danışman: PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Cam elyafı = Fiberglass ; Lignin = Lignin ; Poliamid malzemeler = Polyamide materials

Özet:
Termoplastik polimerler arasında poliamidler iyi mekanik özellikler, ısıl dayanım ve kolay işlenebilirlik gibi özellikleri ile dikkat çeken mühendislik polimerleridir. Farklı PA türleri arasında PA6, görece düşük yoğunluğu, düşük camsı geçiş sıcaklığı, yüksek mekanik özellikleri ile otomotiv sektörü başta olmak üzere spor malzemeler, elektrik-elektronik gibi alanlarda sıklıkla kullanılmaktadır. Bununla birlikte, PA6'nın yüksek su emilimi kullanım alanlarını kısıtlamaktadır. PA6'nın var olan gelişmiş özelliklerinden ödün vermeden yüksek su emiciliğini düşürmek amacıyla farklı polimerlerle harmanlama ve çeşitli takviye malzemeleri ile destekleme gibi yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, cam elyaf (GF) takviyeli PA6/PA610 ve PA6/PA12 karışımları hazırlanmış ve özellikleri incelenmiştir. Farklı oranlardaki (80/20, 60/40, 40/60, 20/80) PA6/PA610 ve PA6/PA12 karışımları ekstrüzyon ve enjeksiyonlu kalıplama yöntemleri ile hazırlanmıştır. Hazırlanan örneklerin mekanik, ısıl, termo-mekanik ve su absorpsiyon özellikleri incelenmiştir. PA6'yı su absorpsiyonu düşük olan PA610 ve PA12 ile karıştırma, PA6'nın su absorpsiyonun azalması ile sonuçlanmıştır. Matris seçiminde 60-40 oranındaki PA6/PA610 ve PA6/PA12 karışımları daha iyi sonuçlar vermiştir. Sonra seçilen matrise %10-20-30-40 GF ve alev geçiktiricilik özelliğini geliştirmek amacı ile %5-7,5-10 lignin (LL) eklenmiştir. Hazırlanan kompozitlerin özellikleri çekme testi, dinamik mekanik analiz (DMA), termogrametrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), reoloji ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile incelenmiştir. Kullanım alanları gereği bu kompozitlerin mekanik özellikleri kadar yanma özellikleri de önemlidir. Bu nedenle, kompozitlerin yanma özelliklerini belirlemek amacıyla, sınırlayıcı oksijen indeksi (LOI), UL-94 ve konik kalorimetre testleri de yapılmıştır. Matrislere eklenen cam elyaf ile ligninin, malzemenin alev geciktiriciliğine katkı sağladığı sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Among thermoplastic polymers, polyamides are engineering polymers that attract attention with their good mechanical properties, thermal resistance and easy processability. Among the different PA types, PA6 is frequently used in fields such as sports equipment, electrical, electronics, especially in the automotive sector, with its relatively low density, low glass transition temperature, and high mechanical properties. However, the high-water absorption of PA6 limits its uses. Methods such as blending with different polymers and adding various reinforcement materials are used to reduce the high-water absorbency without compromising the existing advanced properties of PA6. In this study, glass fiber (GF) reinforced PA6/PA610 and PA6/PA12 mixtures were prepared, and their properties were investigated. Mixtures of PA6/PA610 and PA6/PA12 in different ratios (80/20, 60/40, 40/60, 20/80) were prepared by extrusion and injection molding methods. The mechanical, thermal, thermo-mechanical and water absorption properties of the prepared samples were investigated. Blending PA6 with PA610 and PA12, which have low water absorption, resulted in reduced water absorption of PA6. Blends of PA6/PA610 and PA6/PA12 in the ratio of 60-40 gave better results in matrix selection. Then, 10-20-30-40% GF and 5-7.5-10% Lignin (LL) were added to the selected matrix to improve its flame retardancy. The properties of the prepared composites were investigated by tensile test, dynamic mechanical analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), rheological analysis and scanning electron microscope (SEM) analyses. Combustion properties are as important as the mechanical properties of these composites due to their usage areas. For this reason, the combustion properties of the composites, limiting oxygen index (LOI) UL-94 and conic calorimeter test were also carried out. It has been concluded that the glass fiber-lignin added to the matrices contributes to the flame retardancy of the material.