Poliamit 6/termoplastik elastomer karışımlarında esas kırılma işi: fonksiyonel hibrit nanotaneciklerin etkisi
Essential work of fracture of polyamide 6/thermoplastic elastomer blends: Effect of functional hybrid nanoparticles
Yazar: VİLDAN PALAZ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KODAL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında ilk defa termoplastik elastomer (TPE) ile toklaştırılmış ve 
hibrit nanoparçacıklar ile uyumlaştırılmış poliamit 6 (PA6) harmanlarının esas kırılma işi 
incelenmiştir. PA6, üstün mekanik ve ısıl özelliklere sahip olsa da boyutsal kararlılığının 
düşük olması, nem absorbe etmesi, nispeten düşük olan darbe dayanımı ve çentik
hassasiyeti gibi nedenlerden dolayı uygulama alanı kısıtlanmaktadır. Polimerlerin 
dezavantaj oluşturan özelliklerini iyileştirmek için ikinci bir polimerle harmanlarını 
hazırlamak en yaygın kullanılan yöntemlerdendir. PA6'nın darbe dayanımını arttırmak 
amacıyla, genellikle elastomerlerle harmanları hazırlanmaktadır. Son yıllarda TPE, düşük 
kalıcı deformasyon, yüksek elastikiyet, yorulma direncinin yüksek olması gibi 
kauçuğumsu özellikler ve kolay işlenebilme, geri dönüştürülebilirlik gibi termoplastik 
özellikler göstermelerinden dolayı sıklıkla kullanılmaktadır. Bununla birlikte, birçok 
polimer birbirleriyle termodinamik olarak karışamaz karakterdedir. Polimer 
karışımlarından istenilen mekanik özelliklerin elde edilebilmesi için düzgün dağılımlı bir 
faz morfolojisi ve güçlü bir arayüzey etkileşimi sağlanmalıdır. Son dönemde hibrit 
nanoparçacıklar nispeten düşük olan fiyatları, esnek fiziksel ve kimyasal özellikleri 
sayesinde geleneksel nanotaneciklere alternatif olarak ön plana çıkmaktadırlar. Bu 
çalışma kapsamında hibrit nanotanecik olan polihedral oligomerik silseskuiokzan (POSS) 
ile uyumlaştırılmış PA6/TPE karışımları hazırlanmıştır. Bu amaçla, farklı yükleme 
oranlarında ve farklı POSS türleri kullanılmıştır. Eriyik harmanlama yöntemi ile 
laboratuvar ölçekli ekstrüderde karışımlar hazırlanmış ve enjeksiyonlu kalıplama 
yöntemiyle şekillendirilerek standart test numuneleri hazırlanmıştır. Test numunelerine 
farklı uzunluklarda çentikler açılarak çekme testine tabii tutulmuş ve yük-uzama eğrileri 
altında kalan alan kullanılarak esas kırılma işi yöntemiyle karışımların kırılma tokluğu 
incelenmiştir. Ayrıca kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobuyla faz morfoloji 
açısından incelenmiştir. POSS varlığında PA6/TPE ara yüzey gerilimi azaltılmış ve 
kırılma tokluğunda artış gözlemlenmiştir. En yüksek kırılma tokluğu değerleri üç epoksi 
grubu içeren POSS molekülü varlığında elde edilmiştir.

Abstract:
Within the scope of this thesis, for the first time in the literature, the essential work of 
fracture of thermoplastic elastomer (TPE) toughened polyamide 6 (PA6) blends 
compatibilized with hybrid nanoparticles was investigated. Although PA6 has superior 
mechanical and thermal properties, its application area is limited due to its low 
dimensional stability, moisture absorption, relatively low impact resistance, and notch 
sensitivity. To improve the disadvantageous properties of polymers, preparing their 
blends with a second polymer is one of the most commonly used methods. Its blends are 
usually prepared with elastomers to increase the impact resistance of PA6. In recent years, 
TPE has been used frequently due to its rubber-like properties, such as low permanent 
set, high elasticity, high fatigue resistance, and thermoplastic properties, such as ease of 
processing and recyclability. However, many polymers are thermodynamically 
immiscible with each other. A uniform phase morphology and a strong interfacial 
interaction must be provided to obtain the desired mechanical properties from polymer 
blends. Recently, hybrid nanoparticles have emerged as an alternative to conventional 
nanoparticles thanks to their relatively low prices and flexible physical and chemical 
properties. In this study, PA6/TPE blends compatibilized with hybrid polyhedral 
oligomeric silsesquioxane (POSS) nanoparticles were prepared. For this purpose, 
different loading rates and different types of POSS were used. Blends were prepared in 
the laboratory scale extruder with the melt blending method, and standard test samples 
were prepared by shaping them with the injection molding method. The specimens were 
subjected to a tensile test by making notches of different lengths. The fracture toughness 
of the blends was investigated by the essential work of fracture method using the area 
under the load-elongation curves. In addition, the fracture surfaces were examined in 
terms of phase morphology by scanning electron microscopy. In the presence of POSS, 
PA6/TPE interfacial tension was reduced, and fracture toughness increased. The highest 
fracture toughness values were obtained in the presence of a POSS molecule containing 
three epoxy groups.