Termoplastik kompozitlerde arayüzey özelliklerinin bor nitrür katkılı haşıllama dispersiyonları kullanımıyla geliştirilmesi
Enhancement of interfacial properties in thermoplastic composites using boron nitride doped sizing dispersions
Yazar: REYHAN ÖZBAŞ KARAMAN
Danışman: PROF. DR. EMEK DERUN ; DR. MUSTAFA DOĞU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Havacılık ve savunma sektöründe büyük öneme sahip olan hafifleştirme hedefine yönelik geliştirilen kompozit malzemeler hafif ve dayanıklı olmaları sebebiyle bu alanda sıklıkla tercih edilmektedir. Geçmişte termoset kompozitler belirli bir olgunluğa erişmiş üretim tekniklerine sahip olması ve iyi kurulmuş tedarik zincirlerinin bulunması gibi sebeplerden dolayı ön plana çıkmışken, termoplastik kompozitler daha maliyetli olduğu düşünülerek sadece belli başlı parçaların üretiminde kullanılmıştır. Fakat termoplastik kompozitlerin seri ve otoklavsız üretime uygunluğu, yüksek tokluğu, yeniden şekillendirilebilir ve geri dönüştürülebilir olması, oda sıcaklığında kararlı halde bulunması ve sınırsız raf ömrüne sahip olması gibi avantajlarından dolayı bu bakış açısı son dönemde değişmiş ve termoplastik kompozit uygulamalarının geliştirilmesi konusunda çalışmalar yoğunlaştırılmıştır.
Bu çalışmada, arayüzey özellikleri geliştirilmiş, üstün mekanik özelliklere sahip karbon fiber kumaş takviyeli PA12, PPS ve PEEK termoplastik esaslı kompozitlerin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçlar doğrultusunda, haşıllama (kimyasal sentez ve arayüzey uyumlaştırıcı süspansiyon geliştirme) yöntemiyle arayüzeyi iyileştirilmiş yüksek performansa sahip termoplastik kompozit malzemelerin geliştirilmesi, bu malzemelerin seri üretimine uygun ve katma değeri yüksek prototip ölçekli üretim teknolojilerinin geliştirilmesi ve proses optimizasyonunun gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Deneysel çalışmalarda, yerli ticari termoset uyumlu karbon fiberlere haşıl sökme (mevcut termoset uyumlu yüzey kaplamasının giderilmesi) işlemi uygulandıktan sonra fiber-matris arayüzey yapışmasını arttırmak amacıyla PA12, PPS ve PEEK termoplastikler ile uyumlu haşıllama uygulanması yöntemiyle laboratuvar ölçekli termoplastik kompozit geliştirme çalışmaları yürütülmüştür.

Abstract:
The composite materials developed for the aim of lightening, which is of great importance in the aviation and defense sector, are frequently preferred in this field because they are light and durable. In the past, thermoset composites came to the fore for reasons such as having a certain maturity of production techniques and having well-established supply chains, while thermoplastic composites were used only in the production of certain parts considering that they were more costly. However, due to its advantages such as the suitability of thermoplastic composites for serial and non-autoclave production, high toughness, reshability and recyclability, stability at room temperature and unlimited shelf life, studies have been intensified in developing thermoplastic composite applications.
In this study, it is aimed to develop carbon fiber fabric reinforced PA12, PPS and PEEK thermoplastic based composites with improved interfacial properties and superior mechanical properties. In line with these objectives, it is aimed to develop high performance thermoplastic composite materials with improved interfacial properties by sizing (chemical synthesis and interfacial compatibilizer suspension development), to develop prototype scale production technologies suitable for mass production of these materials with high added value and to perform process optimization. In the experimental studies, laboratory-scale thermoplastic composite development studies were carried out with the method of applying compatible sizing with PA12, PPS and PEEK thermoplastics in order to increase fiber-matrix interfacial adhesion after desizing (removal of existing thermoset compatible surface coating) to domestic commercial thermoset compatible carbon fibers.