Metal yüzey bağlantılarında kullanılan yapıştırıcıların performansına fenolik reçinenin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of phenolic resin on the performance of adhesives used in metal-metal bonding
Yazar: SALİHA SÖKEN
Danışman: DOÇ. DR. YASİN RAMAZAN EKER ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN BURAK KARADAĞ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Malzeme bilimi = Material science ; Mekanik dayanım = Mechanical strength

Özet:
Yapıştırıcılar, farklı malzemeleri güvenilir ve etkili bir şekilde birleştirebilmeleri nedeniyle çeşitli endüstriler ve uygulamalarda önemli bir rol oynamaktadır. Yapıştırıcıların performanslarını, kimyasalların yapıları, sertleşme mekanizması ve uygulama prosesi gibi faktörler belirler. Yapıştırıcılar, metal, plastik, kompozit ve diğer malzemelerin birleştirilmesinde yaygın olarak kullanılır ve yapısal bütünlüğü artırma, ağırlık azaltma ve estetik açıdan gelişmişlik gibi faydalar sağlar. Metallerin yapıştırılması perçin, kaynak veya vida gibi bağlantı yöntemlerinin kullanılamadığı endüstriyel uygulamalarda çok önemli yöntemdir. Metal yapıştırıcıların kimyasal bileşenleri arasında epoksi, akrilik, poliüretan veya fenolik reçineler bulunmaktadır. Mevcut çalışmada, uzay-havacılık, savunma sanayii, gemi inşası ve raylı sistemler gibi birçok kritik sektörde kullanımı giderek yaygınlaşan alüminyum bal peteği yapıların imalatında kullanılan ithal yapıştırıcının yerlileştirilmesi amaçlanmıştır. İthal yapıştırıcının formulasyonu dikkate alınarak içeriğinde bulunan reçineye alternatif yerli üretim ticari beş farklı fenolik reçine kullanılarak yapıştırıcı hazırlanmıştır. Hazırlanan bu beş farklı yapıştırıcının kimyasal, termal özellikleri FT-IR, TGA, RAMAN analizleri yardımıyla incelenmiştir. Yapıştırıcıların ıslatma kabiliyeti, yüzeydeki dağılımları Temas Açıları ve Optik profilometre cihazları ile tespit edilmiştir. Farklı fenolik reçinelerin mekanik performanslara etkileri standartlarda belirtilen mekanik testlerle belirlenmiştir. Fenolik reçinenin özellikleri, üretimi sırasında kullanılan pH ve viskozite gibi parametrelere göre değişkenlik göstermektedir. Fenolik reçine yapısında bulunan fonksiyonların olabildiğince artırılması uygulanan yapıştırıcı bütünlüğünü ve performansını doğrudan etkilediği tespit edilmiştir. Reçinelerin 13-6.5 aralığında bulunan pH değerindeki azalmayla yapıştırıcı performansının yaklaşık %330 oranında arttığı tespit edilmiştir. Viskozitede görülen aşırı azalma ile birlikte yapıştırıcı kalınlığının yaklaşık 5,5 kat azaldığı ve yapışma performansına olumsuz yönde etki ettiği anlaşılmıştır. Çalışmalar sonucunda endüstride ihtiyaç duyulan yerli üretim metal-metal yapıştırıcı eldesi hususunda önemli adımlar atılmıştır.

Abstract:
Adhesives play a significant role in various industries and applications due to their ability to effectively and reliably bond different materials. The performance of adhesives is determined by factors such as chemical composition, curing mechanism, and application process. Adhesives are widely used in bonding metals, plastics, composites, and other materials, offering benefits such as enhancing structural integrity, reducing weight, and improving aesthetics. Bonding of metals is particularly crucial in industrial applications where traditional joining methods like riveting, welding, or screwing are not feasible.
Metal adhesives typically consist of chemical components such as epoxy, acrylic, polyurethane, or phenolic resins. In this study, the focus was on the localization of an imported adhesive used in the manufacturing of aluminum honeycomb structures, which have gained increasing popularity in critical sectors such as aerospace, defense, shipbuilding, and rail systems. An alternative domestic adhesive was developed using five different commercially available phenolic resins as substitutes for the resin content in the imported adhesive formulation. The chemical and thermal properties of the five adhesives were investigated through FT-IR, TGA, and Raman analyses. The wetting ability and surface distribution of the adhesives were determined using Contact Angle and Optical profilometer devices. The effects of different phenolic resins on mechanical performance were evaluated through mechanical tests according to appropriate standard.
The properties of phenolic resin can vary depending on process parameters such as pH and viscosity during production. It was found that increasing the functionality of the phenolic resin directly impacted the integrity and performance of the adhesive. A decrease in pH within the range of 13-6.5 led to an approximate 330% improvement in adhesive performance. Excessive decrease in viscosity resulted in a reduction of adhesive thickness by approximately 5.5 times, negatively affecting adhesion performance. As a result of these studies, significant steps have been taken towards the production of domestic metal-to-metal adhesives to meet the industry's needs.