Nanokompozit yapılı grafen katkılı sentetik lif üretimi                                                       ve karakterizasyonu
Production and characterization of nanocomposite structured and graphene filled synthetic fibres
Yazar: KÜBRA YILDIZ
Danışman: PROF. DR. YASEMİN KORKMAZ
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Bu çalışmada grafen takviyeli PA6 nanokompozit lif üretimi yapılmıştır. Laboratuvar ortamında hammadde olarak grafit kullanılarak sentezlenen grafen ile PA6 polimeri kullanılarak ağırlıkça %10 grafen içeren grafen/PA6 masterbatch hazırlanmıştır. Ticari olarak üretilen grafen tozu satın alınarak ağırlıkça % 10 grafen içeren grafen/PA6 masterbatch üretilmiştir.  Homojenliği sağlamak adına masterbatchler çift vidalı ekstruderde, PA6 ile grafenin 15 dakika karıştırılmasıyla elde edilmiştir. Ardından  %1 - %30 aralığında 8 farklı oranda grafen PA6 masterbatch içeren monofilamentler eriyikten çekilerek elde edilmiştir. Deneysel tasarım planına uygun olarak ekstrudere beslenen malzemeler 230-235-240°C'de kademeli olarak karıştırıldıktan sonra 0,5 mm çapa sahip düzeden dışarı beslenerek monofilament iplik elde edilmiştir. Godet silindirleri yardımıyla belirli bir çekim işlemi uygulanarak PA6-grafen monofilamentler inceltilmiş ve gerekli oryantasyon sağlanmıştır. Yapılan ön denemeler sonucunda uygun grafen katkı oranları, üretim hızı ve germe-çekme oranları tayin edilmiştir. Liflerin karakterizasyonu için ısıl analizler (TGA, DSC), SEM analizi, FT-IR, çekme dayanım ve elektriksel iletkenlik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları ışığında liflerin karekterizasyon özellikleri kıyaslanmış, uygun üretim parametreleri belirlenmiştir. Grafen oranındaki artış çekme mukavemeti değerinde önemli oranda azalmaya sebep olmuştur. Bunun yanı sıra bütün numunelerin kopma uzamasında PA6 kontrol numunesi daha iyi bir davranış göstermektedir. DSC analizi neticesinde, grafenlerin varlığı genel olarak nanokompozit monofilamentlerin camlaşma sıcaklığında hafif bir artışa yol açmıştır. Elektriksel iletkenlik ölçümü neticesinde monofilamentin elektriksel direnci grafen oranının artmasıyla azalmıştır.

Abstract:
In this study; graphene reinforced PA6 nanocomposite fibers were produced. Grafen/PA masterbatch was prepared using %10 graphen which was synthesized by graphite as a raw material in appropriate laboratory conditions. Commercially produced graphite powder was purchased to produce  graphene / PA6 masterbatch containing 10% graphene by weight Besides, graphene masterbatch commercially produced containing 10% by weight graphene was purchased. In order to ensure uniformity, melt solutions were obtained by blending of PA6 and graphene in double-screw extruder for 15 min. Then, graphene fibers in 8 different rates between 1% - 30% masterbatch were produced through melt spinning process.  Once the materials fed to the extruder according to the experimental design plan, they were mixed with gradual steps at different processing temperatures (230-235-240°C) to produce monofilament yarn through the extrusion with 0.5 mm die diameter.. Thickness and molecular orientation of the PA6-graphene monofilament was set by the aid of Godet rollers through changing of draw-down ratios. Appropriate graphene contribution rates, production rate and  stretch-draw ratios are determined at the preliminary tests. Thermal analysis (TGA, DSC), SEM analysis, FT-IR, tensile strength and electirical coductivity measurements were performed for characterization of the fibers. The increase in the ratio of graphene caused a significant decrease in the tensile strength value. Besides, the control sample of PA6 shows better behavior in the breaking range of all the samples. As a result of DSC analysis, the presence of graphenes generally led to a slight increase in the glass transition temperature of the nanocomposite monofilaments and as a result of the measurement of the electrical conductivity, the electrical resistance of the monofilament is reduced by increasing the graphene ratio.