Suni ve sentetik liflerin termal olarak stabilize edilmesi
Thermal stabilization of man-made and synthetic fibers
Yazar: TUBA DEMİREL
Danışman: PROF. DR. İSMAİL KARACAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Lifler = Fibers ; Poliakrilonitril = Polyacrylonitrile ; Polimerler = Polymers ; Sentetik lifler = Synthetic fibers ; Termal uygulamalar = Thermal applications

Özet:
Öncül liflerin termal stabilizasyonu, hava ortamında çok aşamalı bir ısıl işlem yaklaşımı
kullanılarak uygulanmıştır. Bu tez çalışmasında suni ve sentetik öncül lifler
araştırılmıştır. Stabilizasyon aşamasının etkileri; poliakrilonitril (PAN), alifatik naylon 6
(PA6) ve viskon rayon esaslı öncül liflerin yapısı ve mekanik özellikleri üzerinde
araştırılmıştır. Kimyasal ön işlem için sulu çözeltiler şu şekilde uygulanmıştır: PAN'da
%5 amonyum bromür, naylon 6'da %1 demir klorür ve viskoz rayon için %3 amonyum
sülfamat + %0.75 üre'dir. Stabilizasyon işleminden elde edilen numuneler; lineer
yoğunluk, lif çapı veya kalınlığı, yoğunluk, çekme testi, lif karakterizasyonu (FT-IR,
XRD, TGA ve DSC) teknikleri ile birlikte kullanılmıştır. Artan stabilizasyon süresi
sonucunda, iplik numarasında, lif çapında veya kalınlığında, gerilme mukavemetinde ve
elastik modül değerlerinde bir azalma; yoğunlukta ise bir artış göstermiştir. FT-IR
spektrumları; bir hava atmosferinde artan stabilizasyon sıcaklığı ve bekleme süreleri ile
çift bağlı C=C bağlarının ve aromatik yapıların oluşumunu göstermiştir. X-ışını kırınım
sonuçlarının analizi; aromatizasyonun hızlı oluşumunu ve artan stabilizasyon süresi ile
düzensiz amorf faz reaksiyonlarını göstermiştir. TGA analizi için stabilizasyon süresi ve
sıcaklığı; karbon veriminin (%) arttığını gösterirken, DSC analizi erime ve bozunma
pikinin tamamen ortadan kalktığını göstermiştir. Kimyasal ön işlemlerden sonra farklı
stabilizasyon sıcaklıkları kullanılarak oksijen içeren bir ortamda ısıl işlemler
gerçekleştirilmiştir. Ayrıca Kimyasal ön işlemlerin sonuçları; renk çeşitlikleri, termal
olarak kararlı yapıların varlığını ve varlığını gösterir.
Anahtar Kelimeler: Stabilize lifler, PAN, Naylon 6, Viskoz rayon, Lif
karakterizasyonu

Abstract:
Thermal stabilization of precursor fibers was performed using a multi-step annealing
approach in an air environment. In this thesis study, man-made and synthetic precursor
fibers are researched and the effect of stabilization stage on the structure and the
mechanical properties of polyacrylonitrile (PAN), aliphatic nylon 6 (PA6) and viscose
rayon-based precursor fibers were investigated. The aqueous solutions for the prechemical treatment was applied to as follows: 5% ammonium bromide for PAN, 1%
ferric chloride for nylon 6 and 3% ammonium sulfamate + 0.75% urea for viscose
rayon. The samples obtained from the stabilization step were used a combination of
linear density, fiber diameter or thickness, density, tensile testing, fiber characterization
(FT-IR, XRD, TGA and DSC) techniques. The results showed a decrease in linear
density, fiber diameter or thickness, tensile strength and elastic modulus values; an
increase in density with increasing stabilization time. FT-IR spectra showed the
formation of double bonded C=C bonds and aromatic structures with increasing
stabilization temperature and waiting times in an air atmosphere. Analysis of the X-ray
diffraction results showed the rapid formation of aromatization and disordered
amorphous phase reactions with increasing stabilization time. Stabilization time and
temperature for TGA analysis showed that the carbon yield (%) increased while DSC
analysis showed that the melting and degradation peak completely disappeared.
Thermal treatments were carried out in an oxygen containing environment using
different stabilization temperatures following chemical pretreatments. Also results of
Chemical pretreatments, color variations indicate the occurence of thermally stable
structures.
Keywords: Stabilized fibers, PAN, Nylon 6, Viscose rayon, Fiber characterization