Silan kaplamalı kısa cam elyaf poliester kompozitlerin mekanik ve termal özelliklerinin karakterizasyonu
The characterization of mechanical and thermal properties of silane coated short glass fiber reinforced polyester composites
Yazar: MUZAFFER CAN ŞAMİLOĞLU
Danışman: PROF.DR. VECİHİ PAMUK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
S LAN KAPLAMALI KISA CAM ELYAF POL ESTERKOMPOZ TLER N MEKAN K VE TERMALÖZELL KLER N N KARAKTER ZASYONU(Yüksek Lisans Tezi)Muzaffer Can ŞAM LOĞLUGAZ ÜN VERS TESFEN B L MLER ENST TÜSÜOcak 2007ÖZETBu çalışmada, poliester matrise kısa cam elyaf takviye edilerek rastgelecam elyaf takviyeli poliester kompozit malzemeler üretilmiştir.Bu amaçla; firmadan gelen cam elyaflar, ısıl temizlemeye tabi tutularakyüzeylerindeki silan kaplamalar uzaklaştırılmıştır. Elde edilen camelyaflar, Î³ -metakriloksipropiltrimetoksi silan (MPS), Î³ -glisidoksipropiltrimetoksi silan (GPS) ve Î³ -aminopropiltrimetoksi silan (APS) olmaküzere 3 kaplama ajanıyla %0,25, %1 ve %1,50 oranlarında kaplanmıştır.Silan kaplı, silan kaplanmamış ve firmadan gelen silan kaplı camelyaflar, doymamış poliestere takviye edilmiş ve sıkıştırmalı kalıplamayöntemi kullanılarak kompozit malzemeler üretilmiştir. Silan kaplı camelyaf takviyeli kompozit malzemeler, silan kaplanmamış ve firmadangelen silan kaplı cam elyaf takviyeli kompozitler ile mekanik ve termalolarak karşılaştırılmıştır. Ayrıca poliester matrise, ağırlıkça %1 GPSkaplı cam elyaf %10, %20 ve %30 oranlarında takviye edilerekhazırlanan kompozit malzemelerin elyaf oranının mekanik özelliklerüzerine etkisi incelenmiştir.Mekanik karakterizasyon için üç noktadan eğilme ve çekme testleriyapılmıştır. Termal karakterizasyonlar için diferansiyel taramalıkalorimetre (DSC) cihazı, kırılma yüzeylerinin karakterizasyonu için isetaramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır.Deneyler sonucunda; silan kaplama ajanlarının elyaf-matrisarayüzeylerinde iyi yapışmalar sağladığı ve bunun sonucunda kompozitmalzemelerin mekanik dayanımlarını arttırdığı belirlenmiştir. Ağırlıkça%1 oranına kadar silan kaplama ajanları kompozitin mekaniközelliklerine olumlu etki yaparken, %1'den sonra fazla miktarda silankaplamanın oluşturduğu dayanımı düşük ve kalın arayüzeyden dolayımekanik özellikleri olumsuz yönde etkilenmiştir. ki silan ajanın karışımıile kaplanmış elyaf takviyeli kompozitler; silan kaplanmamış elyaftakviyeli kompozitlere göre daha dayanıklı iken diğer silan kaplı elyaftakviyeli kompozitlere göre dayanıksız olduğu gözlenmiştir. Bunlarınyanı sıra kısa cam elyaf oranı arttıkça, kompozit malzemelerindayanımlarında ve modüllerde düzgün bir artış, uzamalarında isedüzgün bir azalma elde edilmiştir.DSC termogramları incelendiğinde; cam elyaf üzerindeki silan kaplamacinsinin ve miktarının, kompozit malzemenin camsı geçiş sıcaklığı vebozunma sıcaklığı üzerine önemli bir etkisi olmadığı görülmektedir.Poliester matrisin elyaflarla etkileşimleri, elyafların matris içindekidağılımları ve elyaf üzerine silan kaplamalarının durumları SEM cihazıile incelenmiştir.Bilim Kodu : 912.1.092Anahtar Kelimeler : silan, kısa cam elyaf, poliester, mekaniközelliklerSayfa Adedi : 94Tez Yöneticisi : Prof. Dr. H. Vecihi PAMUK

Abstract:
THE CHARACTERIZATION OF MECHANICAL AND THERMALPROPERTIES OF SILANE COATED SHORT GLASS FIBERREINFORCED POLYESTER COMPOSITES(M.Sc. Thesis)Muzaffer Can ŞAM LOĞLUGAZ UNIVERSITYINSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYJanuary 2007ABSTRACTIn this study, randomly oriented short glass fiber reinforced polyestercomposite materials were produced.For this objective, heat cleaning was applied to as-received glass fibersto remove the silane coatings on their surfaces. These glass fibers werecoated with 3 different silane coupling agents [ Î³ -(trimethoxysilyl)propylmethacrylate (MPS), Î³ -glycidyloxypropyltrimethoxysilane (GPS) and Î³ -aminopropyltrimethoxy silane (APS)] in 3 different concentrations(%0,25, %1, %1,5). Silane coated, heat cleaned and as-received fibersreinforced to unsaturatured polyester and composite materials wereproduced. Silane coated glass fiber reinforced composites werecompared with heat cleaning and as-received glass fiber reinforcedcomposites according to their mechanical and thermal properties. Alsothe effect of fiber ratio to mechanical properties of composites whichwere prepared by reinforcing %1 GPS coated glass fiber to polyesterresin in %10, %20 and %30 ratios was examined.In order to determine mechanical properties of the composite materials,three point bending and tensile tests were taken. Thermal properties ofcomposite materials were analyzed by using differential scanningcalorimeter (DSC). The fracture surface of the composite materials wasexamined by using scanning electron microscope (SEM).According to the test results, it was determined that silane coatingagents provide good adhesion on fiber-resin interfaces and thereforethe mechanical strength of composites increases. Silane coatingagents affects the mechanical properties of the composites positivelyup to %1 silane ratio. After %1 silane ratio, because of having lowstrength and thick interface the mechanical properties were influencednegatively. Two silane agent mixture coated fiber reinforcedcomposites are more durable than heat cleaned glass fiber reinforcedcomposites, but are more frail than other silane coated glass fiberreinforced composites. Nevertheless it was observed that when theshort glass fiber ratio increase, strength and modulus values increase,strain values decrease.According to the result of differential calorimeter (DSC) analysis; it wasobserved that type and quantity of silane coating did not affect glasstransition temperature (Tg) and decomposition temperature.The interactions between polyester resin and glass fibers, orientation ofglass fibers in polyester resin and conditions of silane coating on glassfibers were investigated by using SEM.Science Code : 912.1.092Key Words : silane, short glass fiber, polyester, mechanicalpropertiesPage Number : 94Adviser : Prof. Dr. H. Vecihi PAMUK