Soğuk plazma tekniklerinin lifli kompozit performansına etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of cold plasma techniques on fiber reinforced composite
Yazar: YUNUS SEYREK
Danışman: DOÇ. DR. KAMİLE TOSUN FELEKOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Mühendislik özellikleri geliştirilmiş çimento esaslı lifli kompozitlerin üretimindeki en önemli kıstaslardan biri mekanik açıdan uyumlu bir lif-matris aderansının sağlanmasıdır. Bu kompozitlerin üretiminde kullanılan polietilen ve polipropilen gibi bazı hidrofob yapıdaki polimerik lifler matristen kolayca sıyrılma eğilimi göstermektedir. Geçmişte, hidrofob yapıdaki bu liflerin polimerik lifli kompozit üretiminde kullanılmadan önce yüzey özelliklerini değiştirmek ve matrisle aderansını güçlendirmek amacıyla deneysel çalışmalar yapılmış ve bazı yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden birisi de soğuk plazma tekniğidir.
Bu tez kapsamında, yeni nesil bir polimerik lif olan yüksek çekme dayanımlı polipropilen liflerin yüzey özelliklerinin soğuk plazma teknikleriyle geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda liflere 0,5, 2 ve 20 dakika boyunca 50, 100 ve 200 Watt güçlerinde oksijen plazması uygulanmıştır. Plazma uygulanan ve uygulanmayan (kontrol) lifler ile iki farklı matris türü (zayıf ve güçlü matris) kullanılarak prizmatik numuneler üretilmiştir. Üretilen bu numunelere 28 ve 90 gün olmak üzere iki farklı kür süresi sonunda dört noktalı eğilme deneyleri uygulanarak mekanik performansları incelenmiştir. Kompozitlerin yük-sehim eğrileri çizilmiş ve bu eğrilerden; ilk çatlak dayanımı, eğilme dayanımı, sehim kapasitesi ve tepe noktası tokluk değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca, yükleme sonrasında numunelerin çatlak analizleri yapılarak çatlak sayısı ve genişliği değerleri bulunmuş ve mekanik performanslar ile ilişkilendirilmiştir. Sonuç olarak, güçlü matriste 200 Watt güçte 2 dakika, zayıf matriste ise 50 Watt güçte 0,5 ve 20 dakika plazma uygulanması durumunda eğilme dayanımı, sehim kapasitesi ve tokluk değerleri açısından hem kısa hem de uzun süreli numune performanslarının geliştirilebileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
One of the most important factor of designing engineered cementitious composites is to provide proper fiber-matrix bonding from the view point of mechanics. Such polymeric and hydrophobic fibers like polyethylene and polypropylene tend to pull out from matrix when they are used in these composites. In the past, experimental studies were performed and some methods were developed to modify the surface of hydrophobic fibers and improve the matrix bonding before using them in such composites. Cold plasma technique is one of these methods.
The surface of new generation polymeric high tenacity polypropylene fibers have been modified by using cold plasma tecniques within the scope of this thesis. So, fibers have been treated with oxygen plasma for 0.5, 2 and 20 minutes at 50, 100 200 Watt powers, respectively. Prismatic samples have been produced by using nontreated and plasma treated fibers with two different matrices (weak and strong matrix). The mechnanical performances of these composites have been examined with four point bending tests at 28 and 90 days. Load-deflection curves have been plotted and first crack strength, flexural strength, deflection capacity and peak point toughness values have been calculated from these curves. Also, crack numbers and widths have been found by crack analysis and related with composites' mechanical performances. Consequently, it is determined that plasma treating can improve flexural strength, deflection capacity and toughness in both short and long terms with strong matrix at 200 Watt power for 2 minutes, with weak matrix at 50 Watt power for 0.5 and 20 minutes.