Termoplastik poliüretan matrisli ekokompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preperation and characterization of thermoplastic polyurethane matrix ecocomposites
Yazar: SEDEF ŞİŞMANOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. YASİN KANBUR ; DR. ÜMİT TAYFUN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışma ile, sürtünmeye ve aşınmaya karşı dirençli, uzama kapasiteleri yüksek, belirli ölçüde sıcaklığa dayanabilen ve darbe emici yapıya sahip olan termoplastik poliüretanların (TPU), farklı doğal takviye malzemeleri olan hurma çekirdeği, çörek otu küspesi, zeytin küspesi ve midye kabuğu  kullanılarak özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Hurma çekirdeğinin yüzey modifikasyonu için NaOH ile alkalileme ve silanlama; çörek otu ve zeytin küspelerinin yüzey modifikasyonları için üç farklı silanlayıcı ile silanlama ve midye kabuğu için ise stearik asitle ve silanla yüzey modifikasyonu yapılmıştır. Kompozitlerin mekanik, morfolojik ve ısısal özellikleri incelenmiştir. Modifiye edilmiş ve modifiyesiz HC, ÇK, ZK ve MK tozlarının yüzey fonksiyonelliklerini karakterize etmek için SEM ve FTIR spektroskopi yöntemi kullanılmıştır. Kompozitler eriyik karıştırma yöntemi kullanılarak imal edilmiş ve  enjeksiyonla kalıplanmış test numuneleri çekme, sertlik, eriyik akış indeksi (MFI), termogravimetrik analiz (TGA), aşınma özellikleri, termomekanik özellikler (DMA), su emme ve alan etkili taramalı elektron mikroskopisi (FESEM) testleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Test sonuçlarına göre, HC, ÇK, ZK ve MK ilaveleri kompozitlerin mekanik ve ısısal özelliklerini olumlu yönde etkilemektedir. Hurma çekirdeği, çörek otu küspesi, zeytin küspesi ve midye kabuğunun yüzey modifikasyonu polimer matrisi ve dolgu malzemesi arasında daha iyi arayüzey etkileşimi sağladığı için TPU / modifiye HC, TPU / modifiye ÇK, TPU / modifiye ZK ve TPU / modifiye MK  kompozitleri için daha iyi mekanik, ısısal ve morfolojik özellikler elde edilmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to improve  mechanical, thermal and morphological properties of thermoplastic polyurethanes (TPU) which are resistant to friction and abrasion, high elongation capacities, a certain degree of temperature and shock absorbing structure by using date palm seed, black cumin seed, olive pulp and mussel shell which are natural fillers. For surface modification of date palm seed, alkalization with NaOH and silaning; for surface modifications of black cumin and olive pulp were done with silaning with three different silane coupling agents; and surface modification with stearic acid and silane for mussel shell and mechanical, morphological and thermal properties of composites were investigated. SEM-EDX and FTIR spectroscopy methods were used to characterizate the surface functionalities of modified and pristine DPS, BC, OP and MS. Composites were fabricated using melt blending method and injection molded test samples were characterized by tensile, hardness, melt flow index (MFI), thermogravimetric analysis (TGA), wear properties, thermomechanical properties (DMA), water absorption and scanning electron microscopy (SEM) tests. According to test results, additions of DPS, BC, OP and MS affect mechanical and thermal properties of composites positively. Surface modification of the date palm seed, black cumin seed, olive pulp and mussel shell used provide better interfacial interaction between polymer matrix and filler material yield better mechanical, thermal and morphological properties were obtained for TPU/modified date palm seed, TPU/modified black cummin seed, TPU/modified olive pulp and TPU/modified mussel shell composites.