Epoksi kaplamaların nano çinko oksit partiküller ilavesiyle mekanik ve korozif özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of mechanical and corrosive properties of epoxy coatings by addition of nano-zinc oxide particles
Yazar: MEHMET KUBİLAY ASKERDEN
Danışman: PROF. DR. AHMET AKDEMİR
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Araçlarda kullanılan boya ve kaplamalarda anti-korozif ve mekanik özelliklerinin iyi olması istenmektedir. Bu tez çalışmasının amacı metal ile hava ortamı arasında bariyer görevi gören kaplamanın mekanik özellikleri ve anti-korozif özellikleri geliştirilerek, astar boya katında bariyer görevindeki kaplamada iyileşme elde edebilmektir. İki aşamadan oluşacak bu tez çalışmasının aşamaları aşağıda açıklanmıştır.
İlk aşamada seçilen epoksi reçineye oranları farklı olacak şekilde (% 0.5, 1, 1.5) ZnO nanopartikülleri ilavesiyle nanokompozitler elde edilmiştir. Elde edilen ve kontrol amaçlı hazırlanan saf epoksi reçine numuneleri statik yük altında maksimum çekme kuvvetlerini belirleyebilmek için ASTM D638 çekme testi standartlarına göre numunelere çekme testi uygulanmıştır. Ağırlıkça %1 nanopartikül ilaveli kompozit kuponların çekme dayanımı, saf epoksiye oranla %21 oranında iyileşmiştir. Kompozitlerdeki termal özellikler DSC ve TGA testleri ile incelenmiş ve bağ yapıları ise FTIR ile analiz edilmiştir. Testlerin yorumlamaları için SEM görüntüleri kullanılmıştır.
Diğer aşama olarak aynı parametrelere göre hazırlanan nanokompozitleri ortalama 60 mikron kalınlığında DKP7114 sac üzerine kaplanmıştır. Hazırlanan numunelere hasarlı korozyon testi uygulanarak çizikler atarak antikorozif özelliklerini incelemek için 72 saat asidik ortamda bırakılmıştır ve yine hasar verilen numuneler 96 saat salt sprey testine maruz bırakılmıştır. Yapılan korozyon testleri sonucunda kaplamaya ilave edilen ZnO nanopartikülü korozyon dayanımına katkıda bulunarak kaplamayı güçlendirmiştir. Ağırlıkça %1 ZnO nanopartükül ilaveli kaplama korozyon testlerinde en iyi sonucu göstermiştir. Uygulanan kaplamaya çatlama ve darbe direncini ölçmek için ASTM D 2794 standartlarına göre darbe testi yapılmıştır. Ayrıca numunelere ISO 6860 ve ASTM D522 standartlarına göre konik bükme testide yapılmıştır. Numune üzerinde kaplamanın yapışkanlığını ölçmek için ASTM D 3359 standartlarında kafes çizgi testi yapılarak kaplamanın yapışkanlığı ölçülmüştür. Yapılan mekanik testler sonucunda ZnO nanopartükül ilavesi epoksi kaplamanın mekanik özelliklerini olumsuz yöne etkilemiştir.

Abstract:
It is desirable to have good anticorrosive and mechanical properties in paints and coatings used in vehicles. This thesis aims to improve the mechanical properties and anticorrosive properties of the primer. The stages of the thesis study, which will consist of two steps, are explained below.
In the first stage, nanocomposites were obtained by adding ZnO in different proportions (%0.5, 1, 1.5%) to the selected epoxy resin in the form of nanoparticles. The tensile test was applied to samples according to ASTM D638 tensile test standards to determine the maximum tensile strength of pure epoxy resin samples obtained and prepared for control purposes. The tensile strength of composite coupons with 1.0 wt. % nanoparticle addition has improved by 21% compared to neat epoxy. FTIR analysis revealed the bond structures. Also, the tests were interpreted by SEM images.
As another step, nanocomposites prepared according to the same parameters were coated on a 60-micron thick DKP7114 sheet. The prepared samples were left in an acidic environment for 72 hours to examine their anticorrosive properties by scratching by applying a damaged corrosion test. The damaged specimens were subjected to a 96-hour spray test. As a result of the corrosion tests, the ZnO nanoparticles added to the coating strengthened the coating by contributing to the corrosion resistance. 1.0 wt.% ZnO nanoparticle added layer showed the best result in corrosion tests. Impact test was performed according to ASTM D 2794 standards to measure the crack and impact resistance of the applied coating. Besides, the samples were conical bent according to ISO 6860 and ASTM D522 standards. The scratch test determined the coating's adhesion rate according to ASTM D 3359 standards to measure the adhesion of the coating on the sample. According to the mechanical tests, the addition of nano ZnO particles adversely affected the epoxy coating's mechanical properties.