Polimer bazlı kompozit üretimi
Polymer based composite production
Yazar: GÖRKEM DEĞİRMEN BİRİCİK
Danışman: PROF. DR. FUNDA ATEŞ ; DOÇ. DR. HANDE ÇELEBİ
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada; hammadde olarak keten lifi, matris malzemesi olarak da PA66 seçilmiştir. Keten lifinin farklı sıcaklık (400°C, 500°C, 700°C), farklı alıkonma zamanı (1 saat ve 3 saat) parametreleri ile sabit yataklı reaktörde pirolizi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen keten lifi piroliz katı ürünü ve PA66 eriyik karıştırma yöntemi ile ekstrüderden geçirilmiş, enjeksiyon kalıpta şekillendirilmiştir. Karbon fiber ve keten lifi piroliz katı ürünü karışımı PA66 matris malzemesine kompozit malzeme üretmek üzere katkılanmıştır. HNO3 modifikasyonunun karbon fiber, piroliz katı ürünü üzerine etkisi araştırılmıştır. Modifiye edilen karbon fiber ve piroliz katı ürünü ile PA66 kompozit örnekleri hazırlanmıştır. Hazırlanan kompozit örneklerinde çekme testi, su absorpsiyon testi, termal iletkenlik testi gerçekleştirilmiştir. Örneklerin ısıl davranışını incelemek için termogravimetrik analiz (TGA) ve morfolojik yapısını gözleyebilmek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) karakterizasyon yöntemleri uygulanmıştır. Ayrıca keten lifi piroliz katı ürünü ve karbon fiber için elementel analiz, FT-IR ve BET analizi yapılarak özellikleri belirlenmiştir. Modifikasyon kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinde gelişme sağlamıştır. Toplamda %10 katkı ile karbon fiber içeren kompozit malzemelerde çekme dayanımı 90,5 MPa bulunurken, %50 karbon fiber ve %50 piroliz katı ürünü içeren kompozit malzemelerde çekme dayanımı 89 MPa olarak bulunmuştur. 70,6 MPa çekme dayanımına sahip saf PA66'ya kıyasla iyileşme elde edilmiştir.

Anahtar Sözcükler: Biyokütle, Piroliz, Karbon Fiber, Polimer, Karakterizasyon

Abstract:
In this study flax fiber has been used as a raw material while PA66 has been chosen as matrix. The flax fiber has been pyrolyzed in a fixed bed reactor with different process parameters with temperature (400°C, 500°C, 700°C) and retention time (1 and 3 hours). The flax fiber pyrolysis char product and PA66 has been processed at the extruder by melt compounding and shaped at injection moulding. Carbon fiber and flax fiber pyrolysis char product has been mixed to produce composite material. The effect of HNO3 modification has been investigated upon carbon fiber and flax fiber pyrolysis char product. PA66 composite material products have been prepared with modified carbon fiber and flax fiber pyrolysis char product. Tensile test, water absorption test and thermal conductivity test has been conducted on prepared composite material products. To examine the thermal behavior of composite material products thermogravimetric analysis (TGA) has been used and the morphological properties of products has been observed with scanning electron microscopy characterization method. Furthermore the properties of carbon fiber and flax fiber pyrolysis char product has been determined with elemental analysis, FT-IR and BET analysis. Modification has provided development on mechanical properties of composite materials. The tensile strength has been found as 90.5 MPa for composite materials including carbon fiber while it has been found as 89 MPa for composite materials including 50% carbon fiber, 50% pyrolysis solid product with 10% reinforcement. The improvement has been achieved compared to pure PA66 with a tensile strength of 70.6 MPa.

Keywords: Biomass, Pyrolysis, Carbon Fiber, Polymer, Characterization