Kompozit malzeme üretiminde kullanılan polyesterlerin mekanik, termal ve kimyasal özelliklerine başlatıcı etkisinin incelenmesi

Yıl 2018, Cilt: 33 Sayı: 4, 1383 - 1396, 19.12.2018

Bayram Poyraz

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416435

Cited By: 5

Öz

Polimer esaslı kompozitlerde matris malzemesi olarak kullanılan doymamış poliester reçineleri hızlı kürleşme süresi, fiziksel koşullara ve kimyasal maddelere karşı dirençli olması ve yüksek mekanik özelliklerinden dolayı endüstride yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.  Polimerleşme reaksiyonu için gerekli olan başlatıcının (kürleştiricinin) gerekli oranının belirlenmesi, istenilen mekanik özelliklere sahip bir kompozit malzemenin üretilmesi için büyük önem taşımaktadır. Bu amaçla çalışmada farklı oranlarda başlatıcı kullanılarak üretilen kompozit malzeme üretiminde kullanılan polyesterlerin fiziksel, kimyasal, termal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışma kapsamında reçine olarak izoftalik ve ortoftalik polyester reçineleri kullanılmıştır. Kullanılan reçinelerin içerisine hacimce %1, %1,5, %2 ve %2,5 oranlarında metil etil keton peroksit (MEKP) başlatıcısı ilave edilmiştir. Reaksiyonun verimini ve hızını artırmak için %1 oranında kobalt oktaoat (C₁₆H₃₀CoO₄) katalizör (hızlandırıcı) olarak ilave edilmiştir. Çalışma kapsamında fiziksel özellikleri belirlemek için jelleşme sıcaklığı, jelleşme süresi, pik ekzoterm sıcaklığı ve viskozite analizleri yapılmıştır. Termal kararlılığı belirlemek için termogravimetrik (TGA) analizler gerçekleştirilmiştir. Polimerizasyon sonucundaki moleküler etkileşimleri incelemek için FT-IR cihazı kullanılmıştır. Çekme dayanımı, çekme E-modulü, eğilme dayanımı ve eğilme E-modulü gibi mekanik özellikleri belirlemek için universal test cihazı kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda elde edilen sonuçlar değerlendirilerek optimum özelliklere ve performans değerlerine sahip reçine türü ve başlatıcı oranı belirlenmiştir. Yapılan çalışmada, başlatıcı oranının miktarının değiştirilmesi ile poliester bazlı kompozitlerin mekanik özelliklerinin değiştiği gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Başlatıcı, katalizör, polyester, kompozit, mekanik özellik

Kaynakça

• .Peters S.T., Handbook of Composites, 2th edition, Chapman & Hall, 24-25, London, 1998.
• . Callister W.D. and Rethwisch D.G., Materials Science and Engineering, Eight Edition, Çeviren: Kenan Genel, Nobel Yayınları, 626-667, 2013.
• . Çakır M., Kartal İ., Demirer H., Taşyürek Ş., Akrilik Elyaf Takviyeli Poliester Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), Elazığ-Turkey, 16-18, May, 2011.
• . Boenig HV., Unsaturated poliester: structure and properties, Elsevier, 1964.
• . Yılmaz M.G., Cam elyaf katkılı doymamış polyester malzemelerde mineral katkıların mekanik ve tribolojik özellikleri, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 2006.
• . Varma I.K. and Gupta V.B., Thermosetting Resin-Properties. Comprehensive Composite Materials, 2, 1-56, 2003.
• . Haddad H., Al Kobaisi, M., Influence of moisture content on the thermal and mechanical properties and curing behavior of polymeric matrix and polymer concrete composite, Materials& Design, 49, 850-856, 2013.
• . Kaundal R., Patnaik A., Satapathy A. Mechanical characterizations and development of erosive wear model for Al2O3-filled short glass fiber-reinforced polymer composites.Materials Design and Applications, 0(0), 1-16, 2016.
• . Singh P., Kaushik A., Kaur K. Mechanical properties and swelling behavior of short glass fiber reinforced poliester composites. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 18(6), 543-559 2005.
• . Marcovich N.E., Ostrovsky A.N., Aranguren M.I., Reboredo M.M. Resin–sisal and wood flour composites made from unsaturated poliester thermosets. Composite Interfaces, 16(7-9), 639-657, 2009.
• . Isa M.T., Ahmed A.S., Aderemi B.O., Taib R.M., Mohammed-Dabo I.A. Effect of fiber type and combinations on the mechanical, physical and thermal stability properties of poliester hybrid composites. Composites Part B: Engineering, 52, 217-223, 2013.
• . Yaşar İ., Arslan F., Sürekli cam elyaf takviyeli polyester matrisli kompozitlerde elyaf hacim oranı ve elyaf doğrultusunun tribolojik özelliklere etkisi, Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, Tubitak, 24, 181-191, 2000.
• . Ateş E., Aztekin K., Çakır R., Determınatıon of the densıty and compressıon strength optımızatıon of wıthout fıllıng materıal composıtes, Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 28, 287-297, 2010.
• . Beheshty M.H, Nasiri H., Vafayan M., Gel time and exotherm behaviours studies of an unsaturated poliester resin initiated and promoted with dual systems. Iranian Polymer Journal, 14(11), 990-999, 2005.
• . Cao X., Lee L.J., Control of shrinkage and residual styrene of unsaturated poliester resins cured at low temperatures: I. Effect of curing agents, Polymer 44, 1893-1902, 2003.
• . Tolun C.,”Dikdörtgen Elasto-Plastik Kompozit Plakların Dinamik Analizi”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 1, Ankara, (2008).
• . Campbell Jr, Flake C., ed. Manufacturing processes for advanced composites, elsevier,2003.
• . Laoubi K., Hamadi Z., Benyahia AA., Serier A., Azari Z., Thermal Behaviour of E-glass fiber-reinforced unsaturated poliester composites, Compsites: Part B, 56, 520-526, 2014.
• . Marliana, M.M., Hassan, A., Yuziah, M. N., Khalil, H. A., Inuwa, I. M., Syakir, M. I., Haafiz, M. M. Flame retardancy, Thermal and mechanical properties of Kenaf fiber reinforced Unsaturated polyester/Phenolic composite. Fibers and Polymers, 17(6), 902-909, 2016.
• . Varga Cs., Miskolczi N., Bartha L., Lipoczi G., Improving the mechanical properties of glass-fibre-reinforced poliester composites by modification of fibre surface, Materials and Design 31, 185-193, 2010.