Nanokil ve ceviz kabuğu dolgulu polimer kompozitlerin üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production and investigation of the mechanical properties of nanoclay and walnut shell filled polymer composites
Yazar: İLYAS METİN TAMER
Danışman: DOÇ. DR. İDRİS KARAGÖZ
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Kompozit polimerler = Composite polymers ; Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Günümüz teknolojisi ile polimer malzemelerin özelliklerini iyileştirmek amacıyla doğal lifler ile çeşitli inorganik ve organik katkılar, polimer kompozit veya bilinen diğer adıyla biyokompozit üretiminde tercih edilmektedir. Doğal elyaflar, düşük maliyetleri, yüksek fiziksel ve mekanik dayanımları, sürdürülebilirlik ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilmesi gibi birçok avantaj sunarak plastiklerle çeşitli oranlarda karıştırılarak plastik-kompozit malzemeler elde edilmektedir. Bu amaçla, tarımsal atıklar (örneğin, buğday sapı, pirinç sapı, kenevir lifi, ceviz kabuğu, fındık kabuğu gibi çeşitli kuru meyve kabukları) biyokompozit üretiminde yoğun bir şekilde takviye malzemesi olarak kullanılmaktadır. Polimer matrisine hem organik hem de inorganik katkılar beraber eklenerek hibrit kompozitler de üretilmektedir. Hibrit kompozitler, farklı malzeme türlerinin aynı matris içinde birleştirilmesiyle elde edilen malzemeler olarak tanımlanabilir. Bu kompozitler, tek bir takviye malzemesi ile sağlanamayan özellikleri bir araya getirerek kullanıcılara sunar. Farklı geometri ve boyutlardaki dolgu maddelerinin hibritleşmesi, tek başına bir polimer matrisinde kullanılmasına göre bazı avantajlar sağlar. Hibrit kompozitler, mekanik özellikleri iyileştirmedeki etkisi nedeniyle pek çok araştırmacının ilgisini çekmektedir. Bu kompozitler, organik (selüloz bazlı) ve inorganik dolgu (çoğunlukla mineral) malzemelerinden oluşur. Ceviz kabuğu (CK), karakteristik rengi, sertliği ve selülozik yapısı ile bu kompozitlerin üretimi için oldukça uygun bir malzemedir. Türkiye'de ceviz üretimi yaygındır. Ceviz içi çıkartıldıktan sonra kalan CK genellikle yakılarak tüketilir ve çiftçi için bir katma değer üretilmez. Cevizin hem Türkiye'de bol bulunması hem de işleme kolaylığı nedeniyle, biyokompozitlerde doğal dolgu katkısı olarak CK kullanılabilir. Bu çalışmada, farklı oranlarda CK ve nano kil takviyeli malzemeler ile matris olarak yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) kullanılarak biyokompozitler üretilecektir. CK ve nano kilin birlikte kullanımının mekanik ve termal özellikler üzerindeki etkisi belirlenecek ve SEM ile oluşan mikro yapılar görüntülenecektir.

Abstract:
In today's technology, natural fibers combined with various inorganic and organic additives are preferred in the production of polymer composites, also known as biocomposites, to enhance the properties of polymer materials. Natural fibers offer numerous advantages such as low cost, high physical and mechanical strength, sustainability, and being derived from renewable resources. These fibers are mixed with plastics in various proportions to create plastic-composite materials. For this purpose, agricultural wastes (such as wheat straw, rice straw, hemp fiber, walnut shell, hazelnut shell, and various dry fruit shells) are extensively used as reinforcement materials in biocomposite production. Hybrid composites are also produced by adding both organic and inorganic additives to the polymer matrix. Hybrid composites are defined as materials obtained by combining different types of materials within the same matrix. These composites offer properties that cannot be achieved with a single reinforcement material alone. The hybridization of filler materials with different geometries and sizes provides some advantages over using them individually in a polymer matrix. Due to their effect on improving mechanical properties, hybrid composites attract the interest of many researchers. These composites consist of organic (cellulose-based) and inorganic (mostly mineral) filler materials. Walnut shell (WS), with its characteristic color, hardness, and cellulosic structure, is a highly suitable material for the production of these composites. Walnut production is abundant in Turkey. After the walnut kernel is extracted, the remaining WS is typically burned and does not generate additional value for the farmer. Given the abundance of walnuts in Turkey and the ease of processing, WS can be used as a natural filler additive in biocomposites. In this study, biocomposites will be produced using high-density polyethylene (HDPE) as the matrix material and various proportions of WS and nanoclay as reinforcements. The effect of the combined use of WS and nanoclay on the mechanical and thermal properties will be determined, and the resulting microstructures will be observed using SEM.