Taşıtlar için şekil hafızalı ve enjeksiyon prosesine uygun kendi kendine iyileşebilen termoplastik kompozit malzemeler geliştirilmesi ve performanslarının incelenmesi

Abstract

Hayatın her alanında kullandığımız polimer malzemeler, kullanımları sırasında farklı nedenlerle çatlama, kırılma, şekil deformasyonları gibi çeşitli hasarlara uğramaktadırlar. Bu hasarlar özellikle mühendislik polimerlerinin kullanıldığı ürünlerde meydana geldiğinde ciddi kazalara, yaralanmalara, ekonomik kayıplara sebep olmaktadır. Bu sorunları giderebilmek adına kendi kendini onaran polimer malzemeler, şekil hafızalı polimer ve polimer matrisli kompozit malzemeler geliştirilmektedir. Bu tez çalışmasında PBT/PBS (Polibütilen tereftalat/ Polibütilen Süksinat)] termal duyarlı şekil hafıza özelliği kazandırılmış termoplastik polimer karışımı geliştirilmiş ve sonrasında bu polimer karışım matrislerinden toz karbon fiber takviyesiyle elektroaktif şekil hafızalı polimer kompozit malzemeler üretilmiştir. Geliştirilen ısıl duyarlı şekil hafızalı polimer karışımların termal özellikleri DSC (Diferansiyel taramalı kalorimetre) yöntemiyle analiz edilmiştir. Geliştirilen şekil hafızalı termoplastik polimer karışımın ve kompozitin ısı ve elektrik ile aktif olabilen şekil hafıza performansı ayrı ayrı incelenmiştir. Üretilen kompozit numunelerin mekanik özelliklerini ölçmek için çekme testi yapılmış ve kırık yüzeyler SEM (Taramalı elektron mikroskobu) ile incelenmiştir. Yapılan bu çalışmalara ek olarak otonom olmayan kendi kendine onaran malzemeler geliştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında seramik makroküreler üretilmiş, içerisine iyileşme ajanı olarak ftalat reçine ve peroksit bazlı kürleştirici kullanılmıştır. Matris olarak hem ftalat reçine, hem de epoksi kullanılmıştır. Matrislerin kendi kendini onarma özelliğini ölçebilmek adına bası testleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan testler neticesinde dikkate değer oranlarda iyileşme gözlemlenmiştir.Polymer materials that we use in every field of life are subject to various damages such as cracking, breaking, and deformation during their use for various reasons. These damages, especially when they occur in products where engineering polymers are used, cause serious accidents, injuries, and economic losses. In order to eliminate these problems, self-healing polymer materials, shape memory polymers, and shape memory polymer matrix composite materials are being developed. In this thesis, a thermoplastic polymer mixture with thermally sensitive shape memory properties (PBT/PBS (Polybutylene terephthalate/Polybutylene Succinate)) was developed and then electroactive shape memory polymer composite materials were produced from these polymer mixture matrices with powder carbon fiber reinforcement. The structural analyses of the developed thermally sensitive shape memory polymer mixtures were performed with FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy). In addition, the thermal properties of the mixtures were analyzed with the DSC (Differential scanning calorimetry) method. The heat and electricity-activated shape memory performance of the developed shape memory thermoplastic polymer mixture and the composite were examined separately. Tensile tests were performed to measure the mechanical properties of the produced composite samples and the fractured surfaces were examined with SEM (Scanning electron microscope). In addition to these studies, non-autonomous self-healing materials were developed. Within the scope of this study, ceramic macrospheres were produced and phthalate resin and peroxide-based curative were used as healing agents. Both phthalate resin and epoxy were used as matrix. Compression tests were performed to measure the self-healing properties of the matrices. As a result of the tests, significant improvements were observed.