Yerel kaynaklar kullanılarak poli (Laktik asit) matrisli doğal kompozit malzeme geliştirilmesi
Improvement of poly (Lactic acid) based natural composite material using local sources
Yazar: UĞUR DİNÇER
Danışman: PROF. DR. TANER YILMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Borik asit = Boric acid ; Polilaktik asit = Polylactic acid ; Ponza = Pumice

Özet:
Bu çalışmada, Poli(laktik asit) (PLA) malzemesine hem silan bağlama ajanı ile yüzey modifikasyonu uygulanarak hem de uygulamadan pomza, borik asit partikülleri ve kısa bazalt elyaf takviyesi ayrı ayrı ve hibrit etki oluşturacak şekilde birlikte takviye edilmiştir. Kompozitlerin üretimi ekstrüzyon ve enjeksiyon ile kalıplama yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tüm tez çalışması boyunca bazalt elyaf takviyesi ağırlıkça %10, pomza takviyesi ağırlıkça %1, 3, 5, 10, 20 ve borik asit takviyesi ağırlıkça %0,25, 0,5, 1 olacak şekilde kullanılmıştır. Öncelikle bazalt elyaf ve partiküllere çeşitli yüzey modifikasyon prosesleri uygulanmış ve başarımı FTIR analizi ile değerlendirilmiştir. Daha sonra her takviye malzemesi için ayrı ayrı belirlenen proseslerde yüzey modifikasyonu uygulanmış ve kompozit numuneler üretilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerde takviye türünün, oranının, sinerjik etkinin ve yüzey modifikasyonunun mekanik, tribolojik, termal, termomekanik ve morfolojik etkileri araştırılmıştır. Mekanik özelliklerin incelenmesi için çekme testi, tribolojik özelliklerin incelenmesi için aşınma testi, termomekanik özelliklerin incelenmesi için dinamik mekanik analiz (DMA), boyutsal kararlılığın incelenmesi için termomekanik analiz (TMA) ve boyutsal kararlık analizi, termal özelliklerin incelenmesi için diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) analizi ve termogravimetrik analiz (TGA) ayrıca morfolojik özelliklerin incelenmesi için çekme ve aşınma yüzeylerine tarayıcı elektron mikroskobu (SEM) analizi uygulanmıştır. Yapılan tüm bu analiz ve testler sonrasında silanlama işleminin tüm takviye elemanları için başarıya ulaştığı tespit edilmiştir. Ayrıca partikül ve elyaf takviyesinin tek başına takviye edildiğinde beklenen etkiyi gösteremediği fakat birlikte takviye edildiklerinde hibrit etki sayesinde oluşturulan kompozitlerde mekanik, tribolojik ve termomekanik özelliklerinde dikkat çeken gelişmeler sağlanmıştır. Bununla birlikte en iyi özellikler yüzey modifikasyonu uygulanmış bazalt elyaf ve pomza içeren hibrit kompozitlerde elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, to improve Poly (lactic acid) (PLA), fillers was reinforced both surface modification with silane coupling agent, and as received. Pumice, boric acid particles and short basalt fiber reinforcement were applied separately and together to create hybrid effect. The production of composites was carried out using extrusion and injection molding methods. During the whole thesis study, basalt fiber reinforcement was used as 10% by weight, pumice reinforcement as 1, 3, 5, 10, 20% and boric acid reinforcement as 0.25, 0.5, 1% by weight. Firstly, various surface modification processes were applied to basalt fibers and particles and their performance was evaluated by FTIR analysis. Subsequently, surface modification was applied for each reinforcing material separately and composite samples were produced. The mechanical, tribological, thermal, thermomechanical and morphological effects of reinforcement type, ratio, synergistic effect and surface modification of the composite materials were investigated. Tensile test for examination of mechanical properties, wear test for examination of tribological properties, dynamic mechanical analysis (DMA) for examination of thermomechanical properties, thermomechanical analysis for examination of dimensional stability (TMA) and dimensional stability analysis, differential scanning calorimetry (DSC) for examination of thermal properties analysis and thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM) analysis were applied to the tensile and wear surfaces to investigate the morphological properties. After all these analyzes and tests, it was found that the surface modification process was successful for all reinforcement elements. In addition, the particle and fiber reinforcement alone does not show the expected effect when reinforced, but when combined together, thanks to the hybrid effect, remarkable improvements in mechanical, tribological and thermomechanical properties have been achieved. However, the best properties were obtained in hybrid composites containing surface-modified basalt fibers and pumice.