Yüksek sıcaklık endüstriyel tekerlek uygulamaları için polimer esaslı kompozit malzeme geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Investigation and development of polymer-based composite material properties for high temperature industrial wheel applications
Yazar: MÜCAHİT KOCAMAN
Danışman: PROF. DR. HAMDULLAH ÇUVALCI
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alev geciktirici = Flame delayer ; Fenolik reçineler = Phenologic resins ; Kompozitler = Composites

Özet:
Bu çalışmada cam elyaf ve grafit katkı oranlarının novalak esaslı fenolik reçine ile birlikte olan etkileri incelendi. Üretilen malzemelerin termal bozunma ve yanma dirençlerinin yanısıra fiziksel ve mekanik özellikleri de incelemeye alınmıştır. Ayrıca novalak matriste cam elyaf ve grafit partiküllerinin beraberce olan etkisi incelendi. Üretilen kompozit numunelerin karakterizasyonu sürecinde; fiziksel özelliklerin belirlenmesi için porozite ve yoğunluk (Arşimet yöntemi), mekanik özelliklerinin belirlenmesi için sertlik, çekme ve üç nokta eğilme testleri, termal özelliklerin belirlenmesi için termogravimetrik analiz (TGA), matris ve katkı parçacıklarının morfolojisi, hibrit kompozit tozların mikro yapısı ve kırılma yüzeylerinin karakterizasyonunda taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDS), alev geciktiricilik özelliklerinin belirlenmesi için ise limit oksijen indisi (LOI) testleri uygulandı. Elde edilen termogravimetrik verilere göre novalak reçineye ilave edilen cam elyaf ve grafit partikülleri sayesinde bozunan kütle miktarı azalırken bozunma sıcaklıklarının arttığı gözlendi. Saf novalak malzemesinin sertlik, maksimum çekme ve eğilme mukavemeti sırasıyla 32 HRM, 12 MPa ve 20.3 MPa iken, optimum kompozit numunede(%30 cam elyaf, %40 grafit) 98 HRM, 33.8 MPa ve 77.4 MPa olarak tespit edildi. Saf novalak malzemesinin LOI değeri ise %37 iken, üretilen kompozit malzemeler arasında >%50'ye kadar bir artış ile yüksek alev geciktiricilik tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of glass fiber and graphite additive rates on novalac based phenolic resin were investigated. The physical and mechanical properties of the produced materials, as well as their thermal decomposition and combustion resistance, were also examined. In addition, the effect of the combined effect of glass fiber and graphite particles in the novolac matrix was investigated. Samples containing glass fiber and graphite in different rates will be prepared. In the characterization process of the produced composite samples; porosity and density(Archimedes' method) to determine of physical properties, hardness, tensile and flexural tests to determine of mechanical properties, thermogravimetric analysis (TGA) to determine thermal properties, scanning electron microscopy (SEM-EDS) for morphology of matrix and additive particles, microstructure of hybrid composite powders characterization of fracture surfaces, and limit oxygen index (LOI) tests to determine flame retardance properties were applied. According to the obtained thermogravimetric datas, it was observed that the decomposition temperature increased while the amount of decomposed mass decreased thanks to the glass fiber and graphite particles added to the novolac resin. While the hardness, maximum tensile and flexural strengths of pure novalac material were 32 HRM, 12 Mpa and 20.3 Mpa, respectively, the optimum composite sample (30% glass fiber, 40% graphite) was determined as 98 HRM, 33.8 Mpa and 77.4 Mpa. While the LOI value of the pure novalak material was 37%, high flame retardancy was determined with an increase of up to >50% among the composite materials produced.