Termoplastik poliester elastomer matrisli kompozitlerin tribolojik ve mekanik özelliklerinin elyaf ve partikül takviye malzemeleri varlığında iyileştirilmesi
Improvement of tribological and mechanical properties of thermoplastic polyester elastomer matrix composites in the presence of fiber and particulate reinforcement
Yazar: OKAN GÜL
Danışman: PROF. DR. TANER YILMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, termoplastik poliester elastomer esaslı malzemenin aşınma davranışı ve eş zamanlı olarak mekanik, termomekanik ve termal performanslarının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla hegzagonal bor nitrür ve borik asit partikülleri ile bazalt elyaf, cam elyaf ve karbon elyafı değişen bileşimlerde içeren kompozitler hazırlanmış ve bu takviye malzemelerinin tribolojik, mekanik, termal ve termomekanik özellikler üzerine etkisi incelenmiştir. Buna ek olarak, hegzagonal bor nitrür, borik asit ve bazalt elyaf yüzeylerini fonksiyonel hale getirmek için yüzey silanlama işlemi uygulanmıştır. Yüzey silanlama işleminin başarımı FTIR analizi ile değerlendirilmiştir. Termoplastik poliester elastomer matrisli kompozitler, ekstrüzyonla harmanlama ve enjeksiyonla kalıplama yöntemleri kullanılarak hazırlanmıştır. Kompozitlerde borik asit takviye oranı ağırlıkça %0,25, %0,5, %1 olarak, hegzagonal bor nitrür takviye oranı ağırlıkça %1, %5, %10 olarak kullanılırken, elyaf takviye oranı ağırlıkça %10 olarak sabit tutulmuştur. Sadece partikül takviyesi içeren kompozitler, sadece elyaf takviyesi içeren kompozitler ve partikül ile elyaf takviyesini eş zamanlı içeren hibrit kompozitler üretilmiştir. Tribolojik özelliklerin karakterizasyonu aşınma testi ile, mekanik özelliklerin karakterizasyonu çekme testi ve üç nokta eğme testi ile, termomekanik özelliklerin karakterizasyonu dinamik mekanik analiz (DMA) ile, termal özellikler ise ısıl iletkenlik katsayısı analizi, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA) yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Çekme testi sonucu kopan yüzeylerin ve aşınma testi sonucu aşınmış yüzeylerin morfolojik analizi SEM analizi ile araştırılmıştır. Elde edilen tüm test sonuçlarına göre kompozitlerin aşınma davranışı ve eş zamanlı olarak mekanik, termomekanik ve termal performanslarında iyileşme olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to improve the wear behavior and simultaneously mechanical, thermomechanical and thermal performance of thermoplastic polyester elastomer based material. For this purpose, composites which contain hexagonal boron nitride, boric acid, basalt fiber, glass fiber and carbon fiber in varying compositions were prepared and the effects of these reinforcing materials on tribological, mechanical, thermal and thermomechanical properties were investigated. In addition, silane surface modification process was applied to functionalize the surfaces of hexagonal boron nitride, boric acid and basalt fiber. The success of the silane surface modification process was evaluated by FTIR analysis. Thermoplastic polyester elastomer matrix composites were prepared by extrusion compounding and injection molding methods. In the composites, boric acid reinforcement ratio was used as 0.25, 0.5, 1% by weight, hexagonal boron nitride reinforcement ratio was used as 1, 5, 10% by weight, while the fiber reinforcement ratio was used as 10% by weight. Composites which contain only particle reinforcement, only fiber reinforcement and simultaneously contain particle and fiber reinforcement have been produced. Characterization of tribological properties was examined by wear test, characterization of mechanical properties was examined by tensile test and three point bending test, characterization of thermomechanical properties was examined by dynamic mechanical analysis (DMA), thermal properties was examined by thermal conductivity coefficient analysis, differential scanning calorimetry (DSC), and thermogravimetric analysis (TGA) methods. Morphological analysis of fractured surfaces after tensile test and worn surfaces after wear test were investigated by SEM analysis. According to all results of the tests, it was concluded that the wear behavior and simultaneously mechanical, thermomechanical and thermal performance of the composites improved.