Fosfazen esaslı polimer kompozitlerinin hazırlanarak termal, dielektrik ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the thermal, dielectric and mechanical properties of phosphazene-based polymer composites
Yazar: MUHAMMED MÜCAHİD UÇAR
Danışman: PROF. DR. MERAL ÖZEL
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli termal analiz = Computer aided thermal analysis ; Polifosfazenler = Polyphosphazenes ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Termofiziksel özellikler = Thermophysical properties

Özet:
Bu tez çalışması ile ileri teknoloji malzemesi olarak kullanılabilecek termal kararlılığı yüksek fosfazen içerikli polimer kompozitlerinin hazırlanması ile termal, mekanik ve dielektrik özellikleri incelenmiştir. Bu amaç için ilk olarak kalkon sübstitüe fosfazen bileşikleri olan BIF-Kal ve Tri-Kal sentezlenmiştir. Ticari öneme sahip polipropilen, polietilen ve polimetilmetakrilat polimeri ile %5 ve %10 fosfazen içeren kompozitleri hazırlanmıştır. Kullanılan saf polimerlerin ve elde edilen kompoziterin termal kararlılıkları TGA ölçümleriyle belirlendi. Fosfazen bileşiklerinin katkılanması ile elde edilen kompozitlerin bozunma sıcaklıklarında dikkate değer bir artış gözlendi. Kompozitlerin dielektrik ölçümleri oda sıcaklığında frekansın bir fonksiyonu olarak inclendi. Polimer kompozitlerinde Fosfazen-Kalkon içeriğinin artması ile dielektrik sabiti, dielektrik kayıp ve iletkenlik değerlerinin daha fazla olduğu gözlendi. Bif-Kal ve Tri-Kal fosfazen bileşikleri katkılanarak hazırlanan filmlerin dikey yanma testleri bunsen bek alevi ile gerçekleştirilmiştir. Fosfazen katkılı kompozitlerin yanma testlerinde alevlenme hızlarında azalma ve düşen damlanın pamuğu tutuşturmaması gibi yanmayı geciktirici sonuçlar elde edildi.  Ayrıca saf polimerlerin ve fosfazen kompozitlerinin mekanik özelliklerini incelemek amacıyla aşınma ve mikrosertlik testleri incelenmiştir. Bütün numuneler göz önüne alındığında ise PMMA%10 Tri-Kal kompoziti en yüksek aşınma direnci göstermiştir. Mikrosertlik deneylerinde de aşınma deneylerine benzer sonuçlar alınmıştır. Fosfazen bileşiklerinin katkısı ile mikrosertlik değerlerinde artışlar meydana gelmiştir. En yüksek sertlik değer 19.93 HV ile PMMA %10 TRI numunesinde alınmıştır.

Abstract:
In this thesis, the thermal, mechanical and dielectric properties of polymer composites with high thermal stability, which can be used as a high-tech material, were investigated. For this purpose, firstly, chalcone-substituted phosphazene compounds BIF-Kal and Tri-Kal were synthesized. Composites containing commercially important polypropylene, polyethylene and polymethylmethacrylate polymers and 5% and 10% phosphazene were prepared. The thermal stability of the pure polymers used and the composites obtained were determined by TGA measurements. A remarkable increase was observed in the decomposition temperatures of the composites obtained by doping phosphazene compounds. The dielectric measurements of the composites were investigated as a function of frequency at room temperature. It was observed that dielectric constant, dielectric loss and conductivity values were higher with the increase of Phosphazene-Calcone content in polymer composites. Vertical burning tests of films prepared by adding Bif-Kal and Tri-Kal phosphazene compounds were carried out with bunsen burner flame. In the combustion tests of the phosphazene added composites, fire retardant results such as a decrease in the flaming rates and the fact that the falling drop does not ignite the cotton were obtained. In addition, wear and microhardness tests were investigated in order to examine the mechanical properties of pure polymers and phosphazene composites. Considering all samples, PMMA 10% Tri-Kal composite showed the highest wear resistance. Similar results were obtained in the microhardness tests as in the wear tests. Microhardness values increased with the contribution of phosphazene compounds. The highest hardness value was obtained with 19.93 HV in PMMA 10% TRI sample.