Biyo-kökenli doğal, organik elyaf katkılı termoplastik kompozitlerinin hazırlanması
Preparation of thermoplastic composites filled with bio-based natural organic fibers
Yazar: AHMET BURAK KAVLAKOĞLU
Danışman: PROF. DR. İSMAİL AYDIN ; YRD. DOÇ. DR. ALİ DURMUŞ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada biyo-kökenli doğal elyaf katkılı termoplastik kompozitler üzerine çalışılmıştır. Termoplastik olarak ?yüksek yoğunluklu polietilen?, doğal elyaf olarak da ?pirinç kabuğu (çeltik)? kullanılmıştır. Denemelerde, YYPE ile pirinç kabuğu karışımlı kompozitler hazırlanarak, belli oranlardaki karışımlarının mekanik özellikleri incelenmiştir. Belli bir pirinç kabuğu yüzdesinin üzerinde, YYPE ile pirinç kabuğu arasında uyum sorunları ortaya çıktığı görülmüş ve uyumlaştırıcı olarak ?maleik anhidrit aşılanmış polietilen (MAPE)? eklenerek çalışmalara devam edilmiştir.Çalışma genel olarak iki bölümde incelenebilir. Birinci kısımda kompozitler, sanayideki kullanımları ve çeşitleri hakkında genel bilgi verilmiş, daha sonra polietilen, YYPE, pirinç kabuğu ve MAPE hakkında bazı genel bilgiler verilerek, literatürdeki biyo- kökenli doğal elyaf katkılı termoplastik çalışmaları hakkında bazı hususlara değinilmiştir. Son olarak da selülozik fiber-termoplastik kompozitlerin özellikleri ve lif dağılımı, lif-yapı bağlanması, lif en-boy oranı, lif yönlenmesi ve lif hacim kesri gibi kompozitlerin yapılarını ve mekanik özelliklerini etkileyen parametreler üzerinde durulmuştur.İkinci kısımda ise, denemelerde kullanılan malzemelerin genel fiziksel ve kimyasal özellikleri, denemeler için karışımların hazırlanması, kullanılan cihazlar ve denemelerin nasıl yapıldığı hakkında genel bilgiler verilmiştir. Genel olarak denemeler üç farklı şekilde yapılmış ve bunlar üzerinden incelenmiştir. Birinci grupta, %1, %3, %5, %10 ve %20 oranlarında öğütülmemiş pirinç kabuğu ile YYPE karışımları, ikinci grupta aynı yüzdelerle öğütülmüş pirinç kabuğu ve YYPE karışımları, üçüncü grupta ise MAPE ve pirinç kabuğunun farklı yüzdeleri için çalışmalar yapılmıştır.Denemelerde, ergiyik malzeme şekillendirilirken, tork değişim değerleri ölçülmüş, daha sonra şekillendirilen kompozit malzemenin çekme-kopma testleri yapılarak mekanik özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Buradan elde edilen bulgular, grafik ve tablolar ile birlikte sunulmuştur. En son bölümde de yapılan çalışmalarla ilgili bir değerlendirme bulunmaktadır.

Abstract:
In this study, it was worked on thermoplastic composites filled with bio-based natural organic fibers. ?High density polyethylene? was used as thermoplastic matrix phase and rice husk as natural fiber which constituted the filler phase. During the experiments, mechanical properties of the composites prepared with a certain amounts of HDPE and rice husk were studied. There were observed consistency problems between HDPE and rice husk while studied with certain rice husk percentage. Later, ?maleic anhydride modified polyethylene (MAPE)? was used as compatibility (coupling) agent. In the beginning of the Thesis, information about composites, their usages in industry and their varieties were given. Polyethylene (HDPE), rice husk and MAPE were described together with some points on the bio-based natural fiber filled thermoplastic studies with regard to corresponding literature. After that, effective parameters on the matrix phase and the mechanical properties, like fiber dispersion, fiber-matrix adhesion, fiber aspect ratio, fiber orientation and fiber volume fraction, of the ?cellulosic fiber?thermoplastic composites? were explained. In the experimental part, materials together with their physical and chemical properties were given. Melt blending process of these materials was explained in detail.The experimental studies were carried out in three sections. In the first section, HDPE blended with unground rice husk with the amounts of %1, %3, %5, %10 and %20 percentages was examined. In the later part, HDPE blended with ground rice husk with the same amounts and also with different amounts of the rice husk together with MAPE were studied. All composites were prepared by using ThermoHaake Rheomix600p. The torque values with time were recorded. The obtained blends were then hot pressed by memans of a frame die. The tensile tests were carried on a Hounsfield H10KS universal testing machine. The stress and strain values were recorded. The data were depicted with tables and graphics for futher evaluation. In the final part, Thesis was concluded with the corresponding discussion of the results.