PP/PA6 matrisli kompozitlerin kemik tozu katkısı ile mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of the mechanical properties of PP and PA6 matrix composites with bone powder additive
Yazar: YUSUF UZUNOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SONER SAVAŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Kemik tozu = Bone powder ; Kimyasal bileşenler = Chemical component ; Maleik anhidrit = Maleic anhydride ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Poliamid = Polyamide ; Polipropilen = Polypropylene

Özet:
Bu tez çalışmasında, polipropilen (PP)/poliamid 6 (PA6) karışımlarında kullanılan kemik külü ve uyumlaştırıcı olarak maleik anhidrit aşılı polipropilen (MAPP) katkısının kompozitlerin mekanik ve ayrıca tribolojik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Kemik tozu özellikle gıda sektöründe atık bir malzeme olarak karşımıza çıkmaktadır. Polimer matrisli kompozitlerde değerlendirilmesi petrol bazlı içeriğin azaltılması ve biyo-bozunur malzeme avantajı sunmasından dolayı önem arz etmektedir. Kompozitler ergiyik harmanlama yöntemi ile bir çift vidalı ekstrüder kullanılarak üretilmiş ve ardından enjeksiyon kalıplama ile mekanik ve tribolojik testlerde kullanılacak numune ölçülerine kalıplanmışlardır. Kompozitlere çekme testi, üç-nokta eğme testi, Shore D sertlik testi ve ball-on-disk kayma aşınma testleri uygulanmış ve sonuçlar kompozit bileşimine göre karşılaştırılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, kemik külü katkısının sertlik üzerinde, uyumlaştırıcı katkısının ise çekme ve eğme mukavemeti üzerinde daha etkili olduğu bulunmuştur. Genel olarak %20 ve %30 kemik külü katkısında en yüksek mekanik özelliklere ulaşılmıştır. Kemik külünün sürtünme katsayılarını düşürmede de çok etkili olduğu, özellikle uyumlaştırıcı ile birlikte kullanıldığında aşınma oranını önemli miktarda (%98'e kadar) azalttığı bulunmuştur. Özetle, kemik külü ve MAPP sinerjik etkisi ile elde edilen PP/PA6 matrisli kompozitler mekanik ve aşınma direnci gerektiren uygulamalar için ümit vadetmektedir.

Abstract:
In this thesis study, the effects of bone ash and maleic anhydride grafted polypropylene (MAPP) additives used in polypropylene (PP)/polyamide 6 (PA6) blends on the mechanical and also tribological properties of the composites were investigated. Bone powder is a waste material especially in food industry. The use of bone powder in polymer matrix composites is important because of the reduction of petroleum-based content in the composites and its advantage of biodegradable characteristic. The composites were produced using a twin-screw extruder by melt blending method and then molded to sample sizes to be used in mechanical and tribological tests by injection molding. Tensile test, three-point bending test, Shore D hardness test and ball-on-disc sliding wear tests were applied to the composites and the results were compared according to the composite composition. When the results were examined, it was found that the bone ash additive was more effective on the hardness and the compatibilizer additive was more effective on the tensile and bending strength. In general, the highest mechanical properties were achieved with 20% and 30% bone ash additives. It has been found that bone ash is also very effective in reducing the friction coefficients, especially when used with compatibilizer it reduces the wear rate significantly (up to 98%). In summary, PP/PA6 matrix composites obtained with the synergistic effect of bone ash and MAPP are promising for applications requiring mechanical and wear resistance.