Otomotiv sektörü için polimer kompozit malzemelerin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation of polymer composite materials for automotive industry and investigation of their properties
Yazar: UTKU ÇELEN
Danışman: DOÇ. DR. HALE BERBER ; DR. ÖĞR. ÜYESİ YASEMİN TAMER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Son yıllarda polimer teknolojisi ve polimer biliminin gelişimi ile sivil savunma, otomotiv, havacılık ve yapı sektörleri gibi birçok endüstriyel alanda polimer esaslı malzemelerin kullanımına gereksinim büyük bir önem kazanmıştır. Özellikle otomotiv sektöründe istenilen kimyasal direnç, hafiflik, kolay işlenebilirlik, korozyon direnci, mekanik, optik ve elektriksel özellikler polimer esaslı malzemelerin bu sektörde oldukça yaygın olarak kullanılma nedenleri arasındadır. Ancak, bu malzemelerin ısıl ve yanmazlık özelliklerinin yetersizliği otomotiv sektöründeki kullanım alanlarını kısıtlamaktadır. Tüm bu sebeplerden dolayı polimer esaslı malzemelerin ısıl, yanmazlık ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi için biyolojik ve çevresel bakımdan zararsız olan inorganik alev geciktiriciler kullanılarak ekstrüzyon ve enjeksiyon işlemlerine uygun yeni kompozit malzemelerin geliştirilme çalışmaları yapılmaktadır.
Bu tez çalışmasında, otomotiv sektöründe çok yaygın olarak kullanılan akrilonitril bütadien stiren (ABS) kopolimerinin yanmazlık ve alev geciktiricilik özelliklerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla ABS matris, ekstrüzyon işleme tekniği ile farklı bileşimlerde yüksek yanmazlık özelliklerine sahip minerallerden meydana gelen ve yanma esnasında zehirli gaz açığa çıkarmayan alev geciktirici özellikteki perlit ile katkılandırılmıştır. Bu katkının performansı kömür formu oluşumunu teşvik eden, duman bastırıcı, çevre dostu ve ABS'nin yanma esnasında damlamasını önleyen sinerjistik etkiye sahip inorganik alev geciktirici olan çinko borat ile arttırılmaya çalışılmıştır. Kompozit malzemelerin yanmazlık özellikleri limitleyici oksijen indeksi (LOI) ve UL-94 dikey yanma testleriyle belirlenmiştir. Yanmazlık testleriyle birlikte uygulanan ısıl, mekanik ve morfolojik karakterizasyonlar neticesinde en uygun özellikleri sağlayan alev geciktirici malzeme bileşeni belirlenmiş ve ABS esaslı nihai ürünün otomotiv sektöründe kullanılmak üzere tasarlanması hedeflenmiştir.

Anahtar Kelimeler: otomotiv, alev geciktirici, polimer kompozit, akrilonitril bütadien stiren.

Abstract:
In recent years, with the development of polymer technology and polymer science, the requirements for the use of polymer-based materials in many industrial areas such as civil defense, automotive, aviation and building sectors has gained great importance. Especially requirements in automotive sector such as chemical resistance, light weight, easy processabilty, corrosion resistance, mechanical, optical and electrical properties are among the reasons why polymer based materials are commonly used in this sector. However, the inadequacy of thermal and flammability properties of these materials restricts their usage in the automotive industry. Due to all of these reasons, studies are carried out to improve the thermal, flammability and mechanical properties of polymer based materials with inorganic flame retardants which are harmless in terms of biological and environmental aspects by means of extrusion and injection molding techniques.
In this study, it is aimed to improve the flammability and flame retardancy properties of acrylonitrile butadiene styrene (ABS) copolymer which is widely used in automotive sector. For this purpose, ABS matrix has been added with a perlite as a flame retardant which is composed of minerals with high fireproof properties in different compositions by using extrusion process and do not allow release toxic gases during combustion. The efficiency of this additive has been tried to be improved with zinc borate, which is a smoke suppressor, char promoter, environmentally friendly and inorganic flame retardant, which has a synergistic effect that prevents ABS from dripping during combustion. The flammability properties of composite materials were determined by limiting oxygen index (LOI) and UL-94 vertical burning tests. In consequence of the thermal, mechanical and morphological characterizations applied with the burning tests, the flame retardant additive composition that provides optimum conditions has been determined and it is aimed to design the ABS based final product for use in the automotive industry. 

Keywords: automotive, flame retardant, polymer composite, acrylonitrile butadiene styrene.