Çözücü Değiştirme Yöntemi ile Poli (eter eter keton) (PEEK) Kompozitlerinin Üretilmesi

Year 2023, Volume: 21 Issue: 1, 43 - 49, 26.05.2023

Merve Özkutlu Demirel

https://doi.org/10.56193/matim.1137838

Abstract

Termoplastik malzemeler, hızlı proses edilebilir ve geri dönüştürülebilir olmalarının sağladığı avantajları nedeniyle havacılık sektöründe termoset reçinelerin son zamanlarda muadili olmaya başlamışlardır. Grafen yüksek mukavemeti nedeniyle kompozit malzemelerde kullanılan nano ölçekli katkı malzemeleri arasında önemli bir yer tutmaktadır. Bu çalışma kapsamında grafen nanolevhalar (GNP) ile termoplastik malzeme sınıfından poli(eter eter keton) (PEEK) kullanılarak nanokatkılı termoplastik malzeme üretilmiştir. Üretim yöntemi olarak çözücü değiştirme yöntemi seçilmiş ve bu yöntemle PEEK zincir yapısına bisülfit grupları eklenerek elde edilen çözünebilir sülfonlanmış PEEK yapı elde edilmeden, ilk olarak bu yöntemle saf PEEK malzemenin kompozitleri üretilebilmiştir. Elde edilen kompozitlerin tanecikli topak yapıda olduğu gözlemlenmiş ve bu yapının malzemenin termal bozunma sıcaklığı ve camsı geçiş sıcaklığında küçük bir düşüşe neden olduğu bulunmuştur. Yapıya grafen eklenmesi ile malzemenin termal özellikleri iyileşmiştir. Elde edilen kompozit malzeme ile yüksek sıcaklık isteri olan eriyik harmanlama cihazlarına gerek duyulmadan enjeksiyonlu kalıplama, baskılı kalıplama gibi üretim tezgahlarına kolay bir yöntemle hammadde sağlanabilecektir.

Keywords

PEEK, grafen nanolevha, çözücü değiştirme yöntemi

Production of Poly (Ether Ether Ketone) Composites Via Solvent Exchange Method

Abstract

In the aviation world, recently, thermoplastic materials have started to replace thermosets with their important advantages such as being both rapidly processable and recyclable. Graphene, on the other hand, has an important place in composite studies as it is the strongest nanomaterial. In this study, thermoplastic nanocomposites were produced by using graphene nanoplatelets (GNP) and poly(ether ether ketone) (PEEK) from thermoplastic material class. The solvent exchange method was chosen as the production method, and the composite of pure PEEK material could be produced first time with the solvent chosen, without adding any group to the PEEK chain structure. It was observed that the obtained composites were in granular foam structure and it was found that this structure caused a small decrease in the thermal decomposition temperature and glass transition temperature of the material. With the addition of graphene to the structure, the thermal properties of the material were maintained. With the obtained composite material, raw materials can be supplied to production benches such as injection molding and compression molding with an easy method without the need for melt blending devices which requires high temperature processing.

Keywords

PEEK, graphene nanoplatelets, solvent exchange method

References

• [1] Schuster, A., Larsen, L., Fischer, F., Glück, R., Schneyer, S., Kühnel, M. 2018. “Smart Manufacturing of Thermoplastic CFRP Skins”, Procedia Manuf, 17, 935–43. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.10.147.
• [2] Díaz, J., Rubio, L. 2003. “Developments to manufacture structural aeronautical parts in carbon fibre reinforced thermoplastic materials”, J Mater Process Technol, 143–144, 342–6. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(03)00450-3.
• [3] McKeen L. W. 2012. Film Properties of Plastics and Elastomers. 3rd Ed. 315-337.
• [4] Öz, Y., Yılmaz, B., Evis, Z. 2022. “A Review on Nanocomposites with Graphene Based Fillers in Poly(ether ether ketone)”, Polymer Science, Series A, 64.
• [5] Chen, B., Berretta, S., Evans, K., Smith, K., Ghita, O. 2018. “A primary study into graphene/polyether ether ketone (PEEK) nanocomposite for laser sintering”, Applied Surface Science, 428, 1018 – 1028.
• [6] King, J.A., Tomasi, J.M., Klimek-McDonald, D.R., Miskioğlu, İ., Odegard, G. M., King, T.R., Sutherland, J.W. 2016. “Effects of carbon fillers on the conductivity and tensile properties of polyetheretherketone composites”, Polymer Composites, 39(S2), E807 – E816.
• [7] Puértolas, J., Castro, A., Morris, M., Rios, J.A., Ansón-Casaos, R. 2019. “Tribological and mechanical properties of graphene nanoplatelet/PEEK composites”, Carbon, 141, 107 – 122.
• [8] Song, H., Li, N., Li, Y., Min, C., Wang, Z. 2012. “Preparation and tribological properties of graphene/poly(ether ether ketone) nanocomposites”, Journal of Materials Science, 47(17), 6436 – 6443.
• [9] Tewatia, A., Hendrix, J., Dong, Z., Taghon, M., Tse, S., Chiu, G., Mayo, W.E., Kear, B., Nosker T., Lynch, J. 2017. “Characterization of melt-blended graphene – poly(ether ether ketone) nanocomposite”, Materials Science and Engineering: B, 216, 41 – 49.
• [10] Wang, Y., Rouholamin, D., Davies R., Ghita, O.R. 2015. “Powder characteristics, microstructure and properties of graphite platelet reinforced Poly Ether Ether Ketone composites in High Temperature Laser Sintering (HT-LS)”, Materials & Design, 88, 1310 – 1320.
• [11] Venkatraman, P., Rader, C., Bohmann, N., Foster, EJ. 2019. “Structure-property-processing relationship of ethanol solvent exchanged PEEK.”, Polymer (Guildf), 169, 154–9. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2019.02.057.
• [12] Wang P, Ma R, Wang Y, Cao W, Liu C, Shen C. 201. “Comparative study of fullerenes and graphene nanoplatelets on the mechanical and thermomechanical properties of poly(ether ether ketone).” Mater Lett; 249:180–4. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.04.092.