Selüloz nanoelyaf takviyeli abs polimer kompozitlerin mekanik ve ısıl özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and thermal properties of cellulose nanofiber reinforced abs polymer composites
Yazar: SULTAN ÇAVDAR
Danışman: DOÇ. DR. HARUN SEPETÇİOĞLU ; DOÇ. DR. İDRİS KARAGÖZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Geçmişten günümüze kadar polimer malzeme özelliklerini geliştirmek amacıyla doğal liflerle birlikte organik ve inorganik katkılar polimer kompozit üretiminde kullanılmaktadır. Güçlü mekanik dirence sahip olması, yenilenebilir ve maliyetinin düşük olması gibi pek çok özellikten dolayı doğal lifler plastiklerle karıştırılarak kompozit malzeme üretilmektedir. Mekanik ve termal özelliği yüksek termoplastik bir malzeme olan Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS) polimerinin özelliklerini geliştirmek için birçok araştırmacı çeşitli çalışmalar yapmaktadır. Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS) polimerinin mekanik, fiziksel ve biyobozunurluk özelliklerini geliştirmek için takviye edici malzemeler kullanılmaktadır. Bu takviye maddeleri organik ya da inorganik malzemelerdir (Karbonfiber, Grafen takviye vb.). Selüloz, birçok farklı bitki türü tarafından yapılmakta ve dolayısıyla dünyada bol miktarda bulunmaktadır. Selüloz ucuz, hafif, termal olarak kararlı bileşik ve sürdürülebilir olmasından dolayı yaygın kullanılan katkı maddelerden biridir. Liflerin takviye olarak kullanılmasının temel amacı, kompozit malzemelere yüksek mukavemet ve yüksek modül değerleri kazandırmaktır. 
Bu çalışmada, ağırlıkça %0.125, %0.25, %0.50 ve %1.0 oranlarında selüloz nano elyaf takviyeli ABS nanokompozitinin fiziksel, mekanik, ısıl ve morfolojik davranışları araştırılmıştır. Farklı oranlarda kullanılan selüloz nanoelyaf ve ABS mekanik olarak karıştırıldı ve daha sonra plastik enjeksiyon makinesinde standart test numuneleri üretilmiştir. Üretilen bu numunelerin Parlaklık (Gloss), Yoğunluk ve Su absorpsiyon gibi fiziksel, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC), Diferansiyel Termal Termogravimetrik (DTG),Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) gibi termal ve Sertlik, Çekme, Eğme ve Darbe testleri ile mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Ayrıca, Taramalı elektron mikroskobu (SEM) yoluyla kırılma yüzeylerinin morfolojik analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen tüm test sonuçları detaylıca açıklanmış ve tartışılmıştır.

Abstract:
From past to present, organic and inorganic additives along with natural fibers have been used in the production of polymer composites in order to improve the properties of polymer materials. Composite materials are produced by mixing natural fibers with plastics due to many features such as having strong mechanical resistance, being renewable and low in cost. Many researchers are carrying out various studies to improve the properties of Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) polymer, which is a thermoplastic material with high mechanical and thermal properties. Reinforcing materials are used to improve the mechanical, physical and biodegradability properties of Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) polymer. These reinforcement are organic or inorganic reinforcement (Carbonfiber, Graphene reinforcement, etc.). Cellulose is made by many different types of plants and is therefore abundant in the world. Cellulose is one of the widely used additives because it is cheap, lightweight, thermally stable compound and sustainable. The main purpose of using fibers as reinforcement is to provide high strength and high modulus values to composite materials. 
In this study, the physical, mechanical, thermal and morphological behaviors of cellulose nanofiber reinforced ABS nanocomposite at 0.125%, 0.25%, 0.50% and 1.0% by weight were investigated. Cellulose nanofiber and ABS used in different proportions were mechanically mixed and then standard test samples were produced in the plastic injection machine. These produced samples have physical properties such as Gloss, Density and Water absorption, thermal measurements such as Differential Scanning Calorimetry (DSC), Differential Thermal Thermogravimetric (DTG), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Hardness, Tensile, Bending. and its mechanical properties were determined by impact tests. Additionally, morphological analyzes of the fracture surfaces were carried out via scanning electron microscopy (SEM). All test results obtained are explained and discussed in detail.