Karbon nano tüp ve grafen nano partikül katkılı fenolik reçine matrisli nanokompozitlerin üretimi
Carbon nano tube and graphen nano particleine additive phenolic resin matrixed nanochomposit production
Yazar: KEMAL DOĞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN RAMAZAN EKER
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Termoset özelliklerinden dolayı bakalit üretimi için kullanılan fenolik reçineler kalıplanarak
Ģekillendirilebilmektedir. DüĢük üretim maliyetine sahip olan reçineler yalıtkan olmakla birlikte ısıya
dayanıklıdır ve kimyasal olarak kararlıdır[1]. Böylelikle fenolik reçineler kontrol plaklarının laminesinde,
nem oranı yüksek ortamlarda kullanılan kontraplak üretimlerinde, aĢınan tekerlerin onarımında, inĢaat
uygulamalarında, döküm sanayinde, refrakter tuğla ve köpük üretiminde, yer altı kaynaklarında yalıtım
malzemesi ve fren balatalarında bağlayıcı olarak kullanılmaktadır [2]. Bununla birlikte kompozit
üretiminde fenolik reçine matris görevi üstlenebilmektedir. Kompozitlerin oluĢumunda matris ile birlikte
çok farklı katkı malzemeleri karıĢtırılabilmektedir. Örnek olarak ileri teknoloji ürünleri olan Karbon
Nanotüp (CNT) ve Grafen Nanopartikül (GNP) gibi karbon nanoyapıları literatür çalıĢmalarında sıkça
verilmektedir. CNT veya GNP katkıları ile hazırlanan kompozitlerin termal ve mekanik özelliklerinde
iyileĢmeler görülmüĢtür [1]. Ülkemizde hem fenolik reçine, hem de CNT ve GNP üretimini
gerçekleĢtirilen firmaların bulunması nedeniyle bunların kompozit olarak sanayiye kazandırılması
mümkündür. Bu çalıĢmada laboratuvarlarda kullanılan çeker ocakların zeminini ve duvarlarını daha
güvenilir kılmak için fenolik reçine matrisli ve karbon nanoyapı katkılı kompozit levhaların
performansları araĢtırılmıĢtır. Sıvı fenolik reçineye kütlece % 0.01 oranında CNT ve GNP katkılı kompozit plakalar üretilmiĢtir. Kompozit malzemelerinin mekanik özellikleri için çekme testi ve sertlik
ölçümleri ile araĢtırılmıĢtır, ısıyı kararlılıkları termo gravimetrik analiz (TGA) kullanılarak
gözlemlenmiĢtir, korozyona karĢı kararlıkları ise 5 farklı deriĢik asit ortamında tutularak izlenmiĢtir.
Malzemelerin kimyasal içerikleri Fourier DönüĢümlü Infrared Spektrofotometre (FTIR) ve Raman
Spektroskopisi ile karakterize edilmiĢtir. Nihayetinde morfolojik analizler optik mikroskop ve taramalı
elektron mikroskopu (SEM) ile gerçekleĢtirilmiĢtir. Performans açısından bakıldığında CNT % 0.01
katkılı kompozit numunesi ile %17 oranında mukavemet artıĢı gözlemlenmiĢtir. Bununla birlikte
malzeme 200oC sıcaklığında bile tahrip olmadan kütlesini korumaktadır. Ayrıca deriĢik kuvvetli asit
ortamı ve bazik ortamda 10 gün süre ile muhafaza edilmesi durumunda bile, kütle kaybı % 0.1‟in altında
kalmaktadır. Sonuç olarak en çetin Ģartlarda bile bütünlüğünü koruyan CNT katkılı fenolik reçine matrisli
kompozit levhaların çeker ocaklarında iç cephe malzemesi olarak kullanılması öngörülmektedir.

Abstract:
Because of the thermosetting properties, phenolic resins used for bakelite production can be shaped by
molding. Resins with low cost of production are heat-resistant and chemically stable with being insulating
[1]. Thus, phenolic resins are used in the lamina of control plates, in plywood productions used in high
humidity environments, in repairing worn wheels, in construction applications, in refractory bricks and
foam production in building applications, in insulation materials in underground welds and in brake
linings [2]. However, it can act as a phenolic resin matrix in composite production.
Very different additives can be mixed together with matrix in the formation of composites. For example,
carbon nanotubes such as Carbon Nanotube (CNT) and Grafen Nanoparticle (GNP), which are high-tech
products, are frequently given in literature studies. Improvements in the thermal and mechanical
properties of composites prepared with CNT or GNP additives have been observed [1]. Because of the
presence of both phenolic resin and CNT and GNP producers in our country, it is possible to industrialize
them as composites. In this study, the performances of composite plates with phenolic resin matrix and
carbon nanostructures were investigated to make the floor and walls of the laboratory furnaces more
reliable. Liquid phenolic resin produced 0.01% by mass CNT and GNP composite composite plates.
The mechanical properties of composite materials were investigated by tensile testing. Heat stability was
observed using thermogravimetric analysis (TGA), while corrosion resistance was monitored in five
different concentrations of acid and base. The chemical contents of the materials are characterized by
Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR) and Raman Spectroscopy. Finally, morphological
analyzes were performed by optical microscope and scanning electron microscope (SEM). From the
performance point of view, a strength increase of 17% was observed with a 0.01% reinforced composite
sample of CNT. However, the material maintains its mass without being destroyed even at 200oC
temperature. In addition, the mass loss remains below 0.1% even when stored in a concentrated acid
medium and basic medium for 10 days.
As a result, it is envisaged to use CNT-added phenolic resin matrix composite plates, which retain
integrity even under the most severe conditions, as interior wall materials in the hearths