Doğal mineral ve elyaf takviyeli poli(fenilen sülfid) matrisli kompozitlerin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Natural mineral and fiber reinforced poly(phenylene sulfide) matrix composites' production and investigation of the properties
Yazar: AYTUNÇ KIZIL
Danışman: PROF. DR. TANER YILMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, iki farklı tür doğal mineral partikülü ve iki farklı tür elyaf kullanılarak Poli(fenilen sülfid) (PPS) matrisli kompozitler, ekstrüzyon ve enjeksiyon ile kalıplama yöntemleri kullanılarak üretilmiştir. Takviye elemanı olarak fiberler karbon fiber ve bazalt fiber, doğal mineral partikülleri ise bentonit ve zeolit olarak seçilmiştir. PPS matrise fiberler ağırlıkça %10 olarak, partiküller ise ağırlıkça %1, %5 ve %10 olacak şekilde önce tek tek, daha sonra bir partikül bir fiber olacak şekilde takviye edilmişlerdir. Takviye oranının, takviye türünün ve sinerjik etkinin hazırlanan kompozitlerin mekanik, termal, termomekanik, tribolojik ve morfolojik özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi adına, kompozitlere çekme testi, aşınma testi, termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) analizi, dinamik mekanik analiz (DMA) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi uygulanmıştır. Yapılan test ve analizler, partiküllerin tek başlarına PPS matrise takviye edilmelerinin, kompozitlerin araştırılan özellikleri üzerinde istenilen seviyede gelişim yaratmadığını göstermiştir. Buna karşın partiküllerin, fiberler ile birlikte takviye edilmeleri, araştırılan özelliklerde güçlü artış sağlamıştır. Bununla birlikte araştırılan tüm özellikler üzerinde en fazla iyileşme ağırlıkça %10 bentonit ve karbon fiberin bir arada takviye edildiği hibrit kompozitte gözlenmiştir. Ayrıca çalışmada fiber türü, partikül türü, takviye oranı ve hibrit etkinin kompozitlerin özellikleri üzerinde önemli etkilerinin olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, poly(phenylene sulfide) (PPS) matrix composites were produced by extrusion and injection molding methods by using two different kinds of natural mineral particles and two different kinds of fibers. As the reinforcement elements, the fibers were selected as carbon fiber and basalt fiber, and the natural particles were selected as bentonite and zeolite. The fiber loading level was fixed at %10 by weight and particle loading level was changed as %1, %5 and %10 by weight. The fibers and particle were reinforced individually to PPS matrix first and then a kind of fiber and a kind of particle were reinforced together. Tensile test, wear test, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimeter (DSC) analysis, dynamic mechanical analysis (DMA) and scanning electron microscopy (SEM) analysis were used to examine the effect of reinforcement ratio, reinforcement type and synergistic effect on the mechanical, thermal, thermomechanical, tribological and morphological properties of prepared composites. As a result of analyzes, it was observed that the properties of composites were not at the expected level when only particles were reinforced to the PPS matrix. However, when particles reinforced with the fibers simultaneously, a strong increase on the properties of composites was achieved. In addition to this, the greatest improvement over all investigated properties was observed for the hybrid composite which includes carbon fiber and %10 wt. bentonite, simultaneously. Also it was observed that fiber type, particle type, reinforcement type and hybrid effect had significant effects on the properties of composites.