Nano SiO2 ve ZrO2 katkılı polyester matriksli kompozit malzemelerin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Production and investigation of the properties of nano SiO2 and ZrO2 reinforced polyester matrix composite materials
Yazar: MUHAMMET AYÇİÇEK
Danışman: PROF. DR. AKIN AKINCI
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Nanokompozitler = Nanocomposites ; Poliester kompozitler = Polyester composites ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Yüzey aşınması = Surface wear

Özet:
Polyester matriksli kompozitler, başta Cam Takviyeli Polyester (CTP) boru sektörü olmak üzere, havacılık sanayii, tekne gövdeleri üretimi, elektrik yalıtım malzemeleri, otomotiv sanayii, askeri teknolojiler, inşaat sektörü, dekorasyon malzemeleri ve çeşitli makine parçaları imalatı gibi endüstride birçok alanda kullanım yerine sahiptir. Polyester matriks içerisine nano katkı ilavesi ile aşınma, sürtünme, temas açısı, yüzey enerjisi, termal, yapısal özelliklerinin incelenmesi ve geliştirilmesi amaçlanmıştır. Matriks malzeme olarak izoftalik polyestere nano boyutlu, ağırlıkça %0,5, %1, %2 oranlarında SiO2 ve ZrO2 katkılar eklenerek nano kompozit malzemeler elde edilmiştir. Bu malzemeler mekanik ve ultrasonik yöntemlerle karıştırılarak açık kalıplara dökülmüş; tribolojik, yüzey ve termal analiz araştırmaları için deney standartlarına uygun şekilde hazırlanmıştır. Hazırlanan nano kompozitlerin tribolojik davranışlarını incelemek için pin-on disk aşınma deney sistemi kullanılarak sürtünme katsayıları ve aşınma oranları elde edilmiştir. Kompozitlerin optik ve SEM yüzey görüntüleri incelenmiştir. Deneyler oda sıcaklığında ve ortalama %70 nem altında gerçekleştirilmiştir. Tribolojik çalışmalar; 2, 5, 10N yük altında ve 0,5 ve 0,1 m/s kayma hızında yapılmıştır. Temas açısı ve yüzey enerjisi deneyleri Datapyhsics OCA15 cihazında sessile drop yöntemi kullanılarak ölçülmüştür. Yüzey enerjisi ölçümlerinde saf suya ek olarak DMSO (Dimetilsülfoksit) ve etilen glikol sıvıları kullanılmıştır.

Birinci bölümde genel bilgiler, sürtünme, aşınma, temas açısı ve yüzey enerjisi kavramları ile literatür araştırmalarına yer verilmiştir. İkinci bölümde kullanılan malzemelerin özellikleri, yapılan deneyler ve testlerden bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde deney sonuçları verilerek elde edilen sonuç değerlendirilmiştir. Dördüncü bölümde genel sonuçlar ve öneriler verilmektedir.

Abstract:
Polyester matrix composites are used in many areas such as the mainly Glass Reinforced Polyester (GRP) pipe sector, aviation industry, boat hull production, electrical insulation materials, automotive industry, military technologies, construction industry, decoration materials and various machine parts manufacturing. With the addition of nano additives into the polyester matrix, it is aimed to examine and improve the abrasion, friction, contact angle, surface energy, thermal and structural properties. Nano composite materials were obtained by adding 0.5%, 1% and 2% SiO2 and ZrO2 additives with nano-size to isophthalic polyester as matrix material. These materials are mixed by mechanical and ultrasonic methods and poured into open molds. Prepared in accordance with experimental standards for tribological, surface and thermal analysis research. Friction coefficients and wear rates were obtained by using pin disc wear test system to examine the tribological behavior of prepared nano composites. Optical and SEM surface images of the composites were examined. The experiments were carried out at room temperature and at an average humidity of 70%. Tribological studies were carried out under 2, 5, 10N load and 0.5 and 0.1 m/s sliding speed. Contact angle and surface energy experiments were measured on Datapyhsics OCA 15 using the sessile drop method. In addition to pure water, DMSO (Dimethylsulfoxide) and ethylene glycol liquids were used in surface energy measurements.

In the first chapter, general information, friction, wear, contact angle and surface energy concepts and literature researches are given. In the second part, the properties of the materials used, experiments and tests are mentioned. In the third part, the results obtained by giving the experimental results are evaluated. In the fourth chapter, general results and recommendations are mentioned.