Epoksi esaslı kenevir lif ile güçlendirilmiş kompozitlerin özelliklerinin incelenmesi
Examination of properties of composites strenghtened with epoxy-based hemp fibers
Yazar: GÖKHAN UĞURER
Danışman: DOÇ. DR. ALİME ÇITAK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kenevir = Hemp ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Mekanik dayanım = Mechanical strength

Özet:
Dünya nüfusunun günden güne hızlı artışı, küreselleşme ve sanayileşme ile enerji ihtiyacı gittikçe artmaktadır. Doğal lifler çevreye duyarlı, yenilenebilir, kolay bulunabilirlik, üretim proseslerinde makinelere dezavantaj göstermemesi, düşük yoğunluk ve yanma sırasında düşük kalıntı ve daha az zararlı gaz oluşumu gösterirler. İnşaat yapı malzemelerinde bitki bazlı kompozit malzemelere yönelik üretimler hız kazanmıştır. Bu tez çalışmasında, Samsun Vezirköprü ilçesinden temin edilen kenevir elyaf kullanılarak hazırlanan epoksi bazlı biyokompozit malzemelerin sentezi amaçlanmıştır. Kenevir elyafları sırasıyla izoproil alkol/su, alkalizasyon, asetilasyon ve silanizasyon ile yüzey geliştirme işlemlerine tabii tutulmuştur. Kompozit malzemede kenevir lifi takviye fazını, epoksi reçine ise matris fazını oluşturmaktadır. Kompozit malzemelerin üretiminde elle yatırma metodu kullanılmıştır. Malzemelerin lif oranları ağırlıkça %5, 10, 20 ve 33,3 olarak seçilmiştir. Ağırlıkça %10 kenevir lif takviyeli kompozit malzemede amonyum polifosfat kullanarak yanma hızı test edilmiş ve alev geciktirici katkısı ile yanma hızının düştüğü hatta bir süre sonra alevin söndüğü gözlemlendi. Sentezlenen biyokompozit malzemelerin eğilme ve basınç dayanımları, vakumlu su emme, ses yutum katsayısı ve ısı iletkenlik katsayısı gibi özellikleri incelenmiştir. Eğilme dayanımında en yüksek değer (59,1 N/mm2) %20, basınç dayanımında en yüksek değer (216,72 N/mm2) %33,3, vakumlu su emme testinde en düşük su emme yüzdesi 0,08 ile %5 lif içerikli kompozit malzemesinde görülmüştür. 1250 Hertz frekansında 0,68 ses yutum katsayısı ile %10 ve %20'lik ve termal iletkenlik katsayısında
0,256 W/mK değeriyle %5 lif içerikli kompozit malzeme en iyi sonuçları vermiştir. Kenevir lif takviyeli epoksi kompozitlerin üretimi ve kenevir liflerinin yüzey geliştirme işlemlerini kombine olarak ele alan ve aynı zamanda epoksi reçine ile bir biyokompozit malzemesi üretimine rastlanmamıştır.

Abstract:
With the rapid increase in the world population, globalization and industrialization, the need for energy is also increasing. Natural fibers are environmentally friendly, renewable, easy to find, harmless to production machinery, low density and low residue and less harmful gas formation during combustion. Production for plant-based composite
materials in construction building materials has accelerated. In this thesis, it is aimed to synthesize epoxy-based biocomposite materials by using hemp fiber obtained from Samsun Vezirköprü district. The hemp fibers were subjected to surface development processes with isoproyl alcohol/water, alkalization, acetylation and silanization, respectively. Hemp fiber constitutes the reinforcement phase and epoxy resin constitutes the matrix phase. The manual lay-up method was used in the production of composite materials. The fiber ratios of the materials were chosen as 5, 10, 20 and 33.3 by weight. The burning rate was tested by using ammonium polyphosphate in 10% by weight hemp fiber reinforced composite material and it was observed that the burning rate decreased with the flame retardant additive and even the flame went out after a while. The properties of the synthesized biocomposite materials such as bending and compressive strength, vacuum water absorption, sound absorption coefficient and thermal conductivity coefficient were investigated. The highest value in bending strength (59.1 N/mm2) 20%, the highest value in compressive strength (216.72 N/mm2) 33.3%, the lowest water absorption percentage in vacuum water absorption test 0.08 to 5% fiber observed in the composite material. Composite material containing 5% fiber with a sound absorption coefficient of 10% and 20% at a frequency of 1250 Hertz and a value of 0.256 W/mK at a thermal conductivity coefficient gave the best results. No production of a biocomposite material with epoxy resin has been encountered, which combines the production of hemp fiber reinforced epoxy composites and the surface improvement processes of hemp fibers, at the same time.