Karbon elyaf takviyeli poli(laktik asit)/polikarbonat kompozitlerin ısıl, yanma ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of thermal, burning and mechanical properties of carbon fiber reinforced poly(lactic acid)/polycarbonate composites
Yazar: SEDA HAZER
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE AYTAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Polikarbonat = Polycarbonate ; Polilaktik asit = Polylactic acid

Özet:
Petrol bazlı polimerlerin yaygınlaşmasıyla çevreye olumsuz etkileri de artmaktadır. Son yıllarda bu sorunların çözümü için yenilenebilir kaynaklardan üretilen biyo-bozunur polimerlerin kullanımı ön plana çıkmaktadır. 
Biyo-bozunur polimerler arasında Poli(laktikasit)(PLA), gösterdiği mekanik özelliklerin yanında, gaz geçirgenliği, biyo-uyumluluğu ve saydamlığıyla otomotiv, elektrik gibi çeşitli uygulamalarda da diğer polimerlerin yerini almaktadır. Bu üstünlüklerinin yanında düşük tokluk ve kolay alevlenme PLA`nın farklı alanlarda kullanımını sınırlamaktadır. PLA`nın tokluğu, plastikleştirici eklenmesi ya da Polikarbonat (PC) gibi diğer polimerlerle karışım oluşturularak arttırılabilmektedir.
PC gösterdiği yüksek ısıl kararlılık, kolay işlenebilirlik, tokluk ve yüksek çekme dayanımı gibi özelliklerden dolayı sık kullanılan mühendislik plastiğidir. 
PLA`nın sahip olduğu özellikler ile PC`ın gösterdiği yüksek tokluk gibi iyi mekanik özellikleri, PLA/PC karışımında birleştirilebilir. Ancak bu karışım bileşenleri birbirleriyle uyumlu olmadığı için elde edilen karışımın mekanik özellikleri, beklenenden düşük olmaktadır. Azalan mekanik özelliklerin geliştirilmesi için sentetik elyaf takviyesi sık kullanılan bir yöntem olmasına karşın literatür incelendiğinde, PLA/PC karışımının karbon elyaf (KE) ile güçlendirildiği bir çalışmaya rastlanmamıştır.
Bu çalışmada, farklı oranlarda hazırlanan PLA/PC karışımları incelenmiş, PLA/PC karışımının düşen mekanik özellikleri, karbon elyaf (KE) takviyesi ile geliştirilmiştir. PLA/PC karışımları ve %5-10-15-30 KE içeren kompozitler ekstrüzyon ve enjeksiyonla yöntemleriyle üretilmiştir. Kullanılan karbon elyafın kompozitlere etkisi mekanik, ısıl ve morfolojik testler ile belirlenmiştir. Kullanım alanları gereği bu kompozitlerin mekanik özellikleri kadar yanma özellikleri de önemlidir. Bu nedenle, kompozitlerin yanma özellikleri sınırlayıcı oksijen indeksi (Limiting Oxygen Index) ve ısı salınımı testleri (Heat Release Rate) ile belirlenmiştir. Matris seçiminde 50PLA50PC matrisinin 90PLA10PC matrisine göre daha iyi sonuçlar verdiği, karbon elyaf takviyesinin kompozitlerin kopma dayanımlarını arttırdığı, yanma geciktiriciliğine katkı sağladığı sonuçlarına ulaşılmıştır.

Abstract:
Widespread of the petroleum-based polymer has negative effects on the environment. In recent years, biodegradable polymers from renewable sources have been at the forefront of solutions to this problem. In addition to its good mechanical properties, due to gas permeability, biocompatibility and transparency, PLA quickly takes the place of other polymers in a wide of applications such as automotive and electrical. Besides these advantages, low toughness and easy flammability limit the use of PLA in different areas. The toughness of PLA can be improved by adding plasticizer or blend with other polymers such as polycarbonate (PC).
On the other hand, polycarbonate (PC) which has high thermal stability, toughness, easy processability and high tensile strength, has been widely used as an engineering plastic. 
Good mechanical properties such as high toughness demonstrated by the PLA and the PC's good features can be combined in the PLA/PC blend. However, the mechanical properties of the resulting blend are lower than expected due to the incompatibility. Although synthetic fiber reinforcement is a commonly used method for the development of decreasing mechanical properties, the studies have not been found for the carbon fiber reinforced PLA/PC blend when the literature is reviewed.
In this work, the mechanical properties of PLA/PC blend have been improved with carbon fiber (CF) reinforcement. PLA/PC based composites were prepared by adding 5-10-15-30% CF to PLA/PC blends. PLA/PC blends and composites were produced by extrusion and injection molding methods. The effect of the carbon fiber on PLA/PC composites was determined by mechanical, thermal and morphological tests. The properties of these composites as well as their mechanical properties are also important, depending on their application. For this reason, the combustion characteristics of the produced composites were determined by limiting oxygen index (LOI) and heat release tests (HRR). 50PLA50PC blend gave generally better results than 90PLA10PC blend. The obtained results are that CF increased tensile strength values, contributed flame resistancy properties, no effect on thermal properties of composites.