Isıl yaşlanma ve takviye malzemesi türünün poli(eter eter keton) kompozitlerin özellikleri üzerine etkisi
Thermal aging and reinforcement type effects on the properties of poly(ether ether ketone) composites
Yazar: RECEP ŞADİ DEMİRKOL
Danışman: PROF. DR. TANER YILMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Poli(eter eter keton) (PEEK) yarı kristalin özellikte yüksek performans polimerlerinden biridir. PEEK ve PEEK'in cam elyaf (CE) ya da karbon elyaf (KE) takviyeli kompozitleri, yüksek ısıl ve kimyasal dirençleri ve üstün mekanik özellikleri sayesinde otomotiv, havacılık ve biyomedikal başta olmak üzere birçok alanda sıkça kullanılmaktadırlar. Ancak polimerik matrise elyaf ilavesi ile elyaf-matris ara yüzeyinde meydana gelen yapısal değişiklikler sebebiyle kompozit özelliklerinde birtakım değişiklikler meydana gelir. Elyaf-matris ara yüzeyinin yapısı kompozite uygulanacak birtakım ısıl işlemler yardımıyla değiştirilebilir ve böylece kompozitin performansı iyileştirilebilir. Bu çalışmada da CE ve KE takviyeli PEEK matrisli kompozitlere su verme (quenching) ve ısıl yaşlandırma (aging) işlemleri uygulanarak bu işlemlerin kompozitlerin tribolojik, termomekanik, termal ve morfolojik özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla abrazif aşınma testi, dinamik mekanik analiz ,diferansiyel taramalı kalorimetri analizi ve taramalı elektron mikroskopisi  analizleri gerçekleştirilmiştir. Tribolojik test sonuçları en fazla aşınma oranının KE takviyeli kompozitlerde elde edildiğini ancak ısıl yaşlanma işleminin kompozitlerin aşınma oranını azalttığını göstermiştir. DSC analizi sonucunda ısıl işlem görmüş örneklerin kristalinite miktarlarının arttığı sonucu elde edilmiştir. DMA sonucunda en iyi elyaf-matris ara yüzey yapışmasının ısıl işlem görmüş kompozitlerde elde edildiği sonucuna varılmıştır. SEM mikrografları ise KE takviyeli kompozitlerin daha fazla aşındığı ve her iki takviye malzemesi için de ısıl yaşlanmış örneklerin daha az aşınmaya uğradığı sonucunu desteklemiştir.

Abstract:
Poly(ether ether ketone) is one of the semi crystalline high performance polymers. PEEK and its glass fiber (GF) and carbon fiber (CF) reinforced composites are widely used in automotive, aviation, biomedical industries due to their superior properties such as high thermal and chemical resistance, exceptional mechanical performance etc. However, some alterations occur in the composite properties due to the structural alterations at the fiber-matrix interface with the fiber addition to polymeric matrix. Structure of fiber-matrix interface can be change with the some kind of thermal processes and thus, performance of composite can be improved. In this study, quenching and thermal aging processes were applied to glass fiber and carbon fiber reinforced PEEK composites and effects of these processes on the tribological, thermomechanical, thermal and morphological properties were evaluated. For this purpose, abrasive wear test, dynamic mechanical analysis (DMA), differential scanning calorimeter (DSC) analysis and scanning electron microscopy (SEM) analysis were performed. Abrasive wear test results revealed that the highest wear rate were observed for CF reinforced composites, however thermal aging process decreased the wear rate of composites. It was observed from DSC analysis results that crystallinity rate of thermally aged composites increased. DMA results indicated that the best fiber-matrix interface adhesion was observed for thermally aged composites. SEM micrographs supported the other test results and showed that carbon fiber reinforced composites exhibited more wear rate and thermally aged composites exhibited less wear rate when compared to other kind of composites.