Polimer matrisli kompozit ürün özelliklerine seramik atıkların ve fonksiyonel kaplama malzemesi uygulamasının etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of deterioration of ceramic wastes and functional coating materials on polymer matrix composite product properties
Yazar: HALİL HİNDİ
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN AÇIKBAŞ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Polimer matrisli kompozitler sunmuş oldukları üstün özellikleri nedeniyle uygulama alanı bulduğu sektörlerde cazibesi artan malzemeler olarak karşımıza çıkmaktadır. Polimer matrisli kompozitler yapısı itibarı ile farklı dolgu fazlarını yapısında barındırabilen malzemelerdir. Bu dolgu fazları endüstriyel üretimi olan ticari bir malzeme olabileceği gibi bir atık malzemede olabilmektedir. Günümüzde azalan doğal kaynaklar yada artan endüstiriyel maliyetler nedeniyle firmaların kendi atıklarını kendi için kullanarak yok etmesi yada farklı bir endüstri için yarı mamul olarak sunması gelecek nesiller ve çevremiz adına atılabilecek önemli adımlardan biridir. Aynı zamanda bu tür ürün yüzeylerinin fonksiyonelliğini arttıracak çalışmalar yaparak katma değerlerinin arttırılması firmalar ve ülkemiz adına yaratacağı katma değer nedeniyle de oldukça önemlidir.  Bu çalışmada seramik sağlık gereci üretimi yapan bir firmanın atıkları kullanılarak optimum fiziko-mekanik, ve döküm özelliklerine sahip maliyeti azaltılmış bir kompozit yapı geliştirilmiştir. Geliştirilen kompozit yüzeyi hidrofobik özellik gösteren ticari bir polimerik solüsyon ve mikro/nano çinko oksit tozunun bu solüsyona ilave edilmesiyle oluşan karışım ile kaplanmıştır. Uygulanan kaplamaların yüzey pürüzlülüğüne, temas açısına ve yüzey enerjisine etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışma neticesinde ağ. %50 seramik faz içerikli ve 90 µm altı boyutunda katkı içeren KT2 reçetesinin en iyi fiziko-mekanik ve döküm özelliklerine sahip olduğu görülmüştür. Bu ürün yüzeyleri 2500 SiC zımpara kağıdı kullanılarak parlatılmış sonrasında farklı yüzey pürüzlülükleri elde etmek için yüzeyler 600 ve 1200'lük SiC zımpara kağıtları kullanılarak aşındırılmıştır. Hazırlanan altıkların hidrofobik polimer malzeme ve mikro/nano çinko oksit ilaveli hidrofobik kaplama malzemesi ile kaplanması sonucunda en yüksek temas açısı mikro çinko oksit tozu ilaveli kaplama sonrası 157,8 lik temas açısı ile elde edilmiştir.

Abstract:
Polymer matrix composites are becoming more appealing in several industries because of their exceptional features. Polymer matrix composites are materials that possess a structure capable of accommodating various filling phases. These filler phases can be either commercially manufactured materials or discarded waste materials. Today, in response to diminishing natural resources and rising industrial expenses, it is crucial for companies to manage their waste by either reusing it internally or repurposing it as intermediate goods for other industries. This approach is vital for the well-being of future generations and the preservation of our environment. meanwhile, it is crucial to enhance the added value of these product surfaces by conducting studies that will augment their functionality. This is significant because it will generate more benefit for companies and our country as a whole. This study aimed to construct a cost-effective composite structure with optimal physico-mechanical and casting qualities. The waste material from a ceramic sanitary ware production company was utilized in the process. The composite surface that was created was covered with a mixture consisting of a commercially available polymeric solution with hydrophobic characteristics, along with micro/nano zinc oxide powder that was added to this solution. An analysis was conducted to assess the influence of the coatings applied on the surface roughness, contact angle, and surface energy. The analysis revealed that the KT2 recipe, comprising 50% ceramic phase content and additives with a size less than 90 µm, had superior physico-mechanical and casting capabilities. The surfaces of this product underwent a polishing process using 2500 SiC sandpaper, followed by an abrasion process using 600 and 1200 SiC sandpaper to achieve varying levels of surface roughness.  As a result of coating the prepared substrates with hydrophobic polymer material and hydrophobic coating material with micro/nano zinc oxide addition, the highest contact angle was obtained with a contact angle of 157.8 after coating with micro zinc oxide powder.