Petrol türevi polimerlere nanopartikül katkılandırarak nanokompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nanocomposite materials by nanoparticle additive to petroleum derivative polymers
- Tez No: 557677
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET YAPICI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektroeğirme yöntemi, Nanokompozitler, Electrospinning method, Nanocomposites
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez kapsamında poliakrilonitril (PAN), polivinilklorür (PVC) ve termoplastik poliüretan (TPU) polimerlerinin nanofiberleri elektrospin yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Her bir polimer için; katkısız, %1 grafen katkılı ve %1 çok duvarlı karbonnanotüp (ÇDKNT) katkılı olacak şekilde toplamda 9 farklı çeşit nanofiber üretimi yapılmıştır. Elde edilen nanofiberler kullanılarak 5 katmanlı (3 katman nanofiberin aralarına birer kat cam elyaf gelecek şekilde) polimer takviyeli kompozit malzemeler elle yatırma yöntemi kullanılarak elde edilmişlerdir. Her bir kompozit malzemenin kalınlığı 4 mm'dir. Çalışmanın ilk basamağında üretilen nanofiberlerin morfolojik yapıları Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir. Ayrıca her bir nanofiberin mekanik dayanımının tespiti için çekme testi yapılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında üretilmiş nanofiberlerden elde edilen kompozit malzemelerin radar absorpsiyon kapasiteleri ölçülmüş, mekanik dayanımlarının tespiti için çekme ve düşük hızlı darbe testleri yapılarak karşılaştırılmıştır. Çekme testi sonucunda hasarlanmış yüzey morfolojisi SEM ile incelenmiştir. Ayrıca kompozit malzemelere polimerlerin etkisinin anlaşılabilmesi açısından, sadece cam elyaf takviyeli kompozit malzemeler aynı şartlarda üretilerek, düşük hızlı darbe ve çekme testleri yapılmıştır. Çalışmanın son kısmında ise üretilmiş olan polimer takviyeli kompozit malzemelerin kimyasal özellikleri ve bağ yapılarının tespiti için FT-IR, DSC ve TGA testleri yapılmıştır. Testlerin tamamı sonucunda, kompozit malzemelerin maruz kalabileceği maksimum kuvvetler, gerilmeler, uzama ve şekil değiştirmeler, radar absorpsiyon kapasiteleri, bağ yapıları, camsı geçiş sıcaklıkları, sıcaklık sonucunda ki kütle kayıpları belirlenip, karşılaştırılmış ve sonuçlar yorumlanmıştır. Sonuçlar incelendiğinde; polimerlerden elektrospin yöntemi ile elde edilen nanoliflerine %1 oranında grafen ve ÇDKNT katkılandırılmasının, mekanik dayanımı ve kimyasal yapılarında olumlu etkilerinin olduğu tespit edilmiştir. Ek olarak grafen ve ÇDKNT takviyesinin polimer takviyeli kompozit malzemelerin radar absorpsiyonu kapasitelerinde de olumlu etkileri olduğu saptlanmıştır. TPU, PAN ve PVC nanofiberlerinin saf ve nanopartikül katkılı şekilde kompozit malzemelerde kullanılması sonucunda, her bir polimerin farklı noktalarda dayanımları olduğu yapılan incelemeler sonucu belirlenmiştir. Tek bir polimerin öne çıkmadığı, üç polimerinde iyileştirmelere katkıda bulunduğu fakat yapısal özelliklerinin etkileri sonucunda farklı polimerlerin farklı test gruplarında iyileştirme sağladığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the nanofibers of polyacrylonitrile (PAN), polyvinylchloride (PVC) and thermoplastic polyurethane (TPU) polymers are produced by electrospin method. For each polymer; 9 different types of nanofibers were produced, with no additives, with 1% graphene added and 1% multi-walled carbonanotube (MWCNTs). By using the obtained nanofibers, the composite materials including 5 layer polymer matrix were obtained by using the manual deposit method. The thickness of each composite material is 4mm. Morphological structures of nanofibers produced in the first step of the study were investigated by Scanning Electron Microscope (SEM). In addition, tensile test was performed to determine the mechanical strength of each nanofiber. In the second stage of the study, the radar absorption capacity of the composite materials obtained from the nanofibers was measured and the tensile and low velocity impact tests were compared for the determination of their mechanical strength. As a result of the tensile test, the damaged surface morphology was investigated by SEM. In order to understand the effect of polymers on composite materials, only glass fiber reinforced composite materials were produced under the same conditions and low velocity impact and tensile tests were performed. In the last part of the study, FT-IR, DSC and TGA tests were performed to determine the chemical properties and bond structures of the composite materials including polymer matrix. As a result of the tests, the maximum forces, stresses, elongation and deformations to which composite materials may be exposed, radar absorption capacities, bond structures, glass transition temperatures, mass losses were determined, compared and the results were interpreted. When the results are examined; It has been determined that 1% graphene and MWCNTs additive to nanofibers obtained by the electrospin method from polymers have positive effects on mechanical strength and chemical structures. In addition, it was determined that graphene and MWCNTs additive have positive effects on the radar absorption capacity of composite materials including polymer matrix. As a result of the usage of TPU, PAN and PVC nanofibers in pure and nanoparticle added composite materials, It was determined that each polymer had strengths at different points. In addition to a single polymer, three polymers have contributed to improvements. However, it has been observed that different polymers provide improvement in different test groups as a result of the effect of structural properties.
Benzer Tezler
- Polilaktik asit (PLA) matrisli bazalt-odun lifi takviyeli biyokompozitlerin üretilmesi ve izolasyon özellikleri dahil performans özelliklerinin incelenmesi
Production of PLA matrix basalt-wood fiber reinforced biocomposites and investigation of performance features including insulation properties
ONUR AYKANAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Ağaç İşleriBursa Teknik ÜniversitesiBiyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT ALİ ERMEYDAN
- Synthesis of Thioamide containing polybenzoxazines by Willgerodt-Kindler reaction
Tiyoamit içeren polibenzoksazinlerin Willgerodt-Kindler reaksiyonu ile sentezi
KAMER BAYRAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ KIŞKAN
- Malik asit ile çapraz bağlı karboksimetil selüloz ve κ- karagenan filmlerinin hazırlanması ve bazı fiziksel testleri
Preparation and some physical tests of malic acid cross-linked, carboxymethyl cellulose and κ- carrageenan based films
EZGİ FİDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Fındık kabuğundan lignin izolasyonu ve lignin / nişasta biyoçözünür polimerlerin elde edilmesi
Extraction of lignin from hazel nut shells and prepared lignin/starch biodegradable polymers
İLKER ÇALGERİŞ
- Preparation and characterization of corn zein coated polypropylene (PP) films for food packaging applications
Gıda ambalajı uygulamaları için mısır proteini kaplı polipropilen (PP) filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
İSA DOĞAN ATİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FUNDA TIHMINLIOĞLU
YRD. DOÇ. DR. BANU ÖZEN