Farklı polipropilen matris ve silisyum karbür katkı oranlarına sahip polimer kompozit fiberlerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, başta toz metalurjisi olmak üzere farklı mühendislik uygulamalarda potansiyel kullanım alanları bulabilecek polipropilen matrisli ve silisyum karbür katkılı fiber formda kompozit numunelerin üretilmesi ve söz konusu numunelerin farklı polipropilen türleri, ağırlıkça çeşitli oranlarda SiC takviyesi ve fiber numune boyu gibi parametrelere göre preslenebilirlik özellikleri ele alınmış ve kıyaslanmıştır. Numunelerin üretilebilmesi için erime akış hızı belirgin farklılık gösteren 3 farklı polipropilen malzeme kompozit matris malzemesi olarak seçilmiş, takviye malzemesi olarak ise siyah silisyum karbür tozu kullanılmış olup, her bir numune için ağırlıkça %0, %1, %3 ve %5 olmak üzere 4 farklı oranda takviye yapılarak 12 farklı karışım elde edilmiştir. Numuneler fiber formu kazandırılmak üzere laboratuvar tipi ekstrüderde işlenmiş ve optimum özelliklerin belirlenmesi için rotor sıcaklığı, ekstrüder çıkış sıcaklığı ve makara sarma hızı gibi parametreler, bu kapsamda çalışılmıştır. Elde edilen numunelerin fiziksel özelliklerinin tespiti için yoğunluk değerleri He gaz piknometresi ile ölçülmüş olup, XRD ve FTIR teknikleri kullanılarak nunumeler içindeki PP matrisin ve SiC toz partiküllerinin yapıları tespit edilerek karakterize edilmiştir. Ekstrüderde işleme sonrası elde edilen 12 farklı fiber formunda polimer matrisli kompozit numunenin her biri, 0-3 mm ve 3-5 mm olmak üzere iki farklı boyda kesilmiş ve bu sayede kısa elyaf yapısı kazandırılarak 24 farklı numune elde edilmiştir. Çalışmada, 24 farklı numunenin her biri, laboratuvar tipi pres cihazında 500 kg-f yük altında, 0,4 mm kare kesitli kalıp içerisinde preslenerek, anlık gerilme değerine karşılık gelen anlık rölatif yoğunluk değerlerinden presleme grafikleri elde edilmiştir. Rölatif yoğunluk değerleri; presleme esnasında anlık olarak hesaplanan yoğunluk değerlerinin, polipropilen matrisli kompozit numunelerin teorik yoğunluğuna oranlanması ile bulunmuştur. Presleme grafiklerinin karşılaştırılması ve yoğunluk değerlerinin yorumlanması ile, fiber formda polipropilen matrisli kompozit malzemenin üretilmesi için, polimer erime akış hızı parametresinin ekstrüderde gerçekleştirilen işleme etkisi tartışılmıştır. Çalışmada, artan takviye oranı ve numune elyaf boyu değişkenlerinin, presleme esnasında numunenin sıkıştırılabilirlik özelliğine etkisi yorumlanmıştır.