Karbon nanotüp katkılı poliamit 6 polimer nanokompozitlerin mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and tribological properties of carbon nanotube filled polyamide 6 polymer nanocomposites
Yazar: GÖZDE KUŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH HAKAN YETGİN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KOYUNBAKAN
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada, ağırlıkça %0,1; %0,2 ve %0,3 oranlarında çok duvarlı karbon nanotüp (ÇDKNT) katkılı Poliamit 6 (PA6) polimeri ekstrüzyon ve enjeksiyon kalıplama yöntemleri ile üretilmiştir. PA6 polimeri ve PA6 nanokompozitlerinin mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla çekme testi, darbe testi ve eğme testleri, fiziksel özellikleri belirlemek amacıyla yoğunluk ve X-Işını kırınım (XRD) testleri uygulanmıştır. Isıl özelliklerin belirlenmesi için ise diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), termal gravimetrik analiz (TGA) ve dinamik mekanik analiz (DMA) yöntemleri uygulanmıştır. Aşınma ve sürtünme deneyleri, pim-disk cihazında, kuru ortam şartlarında, 10-40 N yük ve 0,4-1,6 m/s kayma hızı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 
Deneysel çalışmalar sonucunda, PA6 polimerine ilave edilen %0,1 oranındaki ÇDKNT çekme dayanımını, elastiklik modülünü, eğme mukavemetini ve modülünü azaltırken artan ÇDKNT miktarına bağlı olarak özelliklerin arttığı belirlenmiştir. ÇDKNT miktarına bağlı olarak camsı geçiş sıcaklığı (Tg), kristallenme oranı (% Xc), depolama modülü (E') ve kayıp modülü (E'') artmıştır. XRD sonuçlarına göre, PA6 polimerinin kuvvetli γ-formu oluşturduğu, PA6 polimerine ilave edilen ÇDKNT katkıların ise α-formu oluştuğu belirlenmiştir. 
PA6 polimeri ve PA6 nanokompozitlerin artan yük ve kayma hızına bağlı olarak sürtünme katsayısı ve aşınma oranı artmıştır. PA6 polimerine ilave edilen ÇDKNT katkıları ile sürtünme katsayısı ve aşınma miktarı önemli oranda azalmıştır. En düşük sürtünme katsayısı ve aşınma oranı %0,3 ÇDKNT katkılı PA6 nanokompozit numunelerinde elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, 0,1; 0,2 and 0,3 wt.% multi-walled carbon nanotube (MWCNT) filled polyamide 6 (PA6) polymers were produced by extrusion and injection molding methods. In order to determine mechanical properties such as tensile test, impact test and bending tests, and physical properties such as density and X-ray diffraction (XRD) tests were applied to PA6 polymer and PA6 nanocomposites. Also, for the thermal properties, differential scanning calorimeter (DSC), thermal gravimetric analysis (TGA) and dynamic mechanical analysis (DMA) methods were applied. Wear and friction tests were carried out at the sliding speeds of 0,4-1,6 m/s, applied loads of 10-40 N and under dry conditions by using pin-on-disc system.
As a result of studies, it was determined that the tensile strength, the modülus of elasticity, the bending strength and bending modülus decreased with addition of 0.1wt.%MWCNT while the properties increased with increase of the MWCNTs content. The glass transition temperature (Tg), the crystallization rate (% Xc), the storage modüle (E') and the loss modülus (E'') were increased with MWCNTs content. According to the results of XRD, strong γ-form was formed in PA6 polymer while α-form was formed in the MWCNT filled PA6 polymers.
Coefficient of friction and wear rate of PA6 polymer and PA6 nanocomposites increases with increase both applied load and sliding speed. The coefficient of friction and wear rate of the PA6 polymer decreased significantly with the addition of MWCNTs. The lowest coefficient of friction and the wear rate were obtained in 0,3 wt% MWCNT filled PA6 nanocomposites.