KISA CAM ELYAF/ABS KOMPOZİTLERİNDE ARAYÜZEYDEKİ YAPIŞMANIN POLİAMİD KATKISI İLE ARTTIRILMASI



Benzer belgeler
Mert KILINÇ, Göknur BAYRAM. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06531, ANKARA ÖZET

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

İki malzeme orijinal malzemelerden elde edilemeyen bir özellik kombinasyonunu elde etmek için birleştirilerek kompozitler üretilir.

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

LUFFA LİFLİ POLİPROPİLEN KOMPOZİTLERDE YÜZEY MODİFİKASYONUNUN SU ÇEKME VE MEKANİK ÖZELLİKLER ÜZERİNE ETKİSİ

1 Tanıtım, ders içeriği, polimer işleme yöntemlerinin sınıflandırılması 2

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİT MALZEMELER İÇİN MİKROMEKANİK ESASLI KIRIM KISTASI EMRE FIRLAR KAAN BİLGE MELİH PAPİLA 0º 90º 90º 0º

Kompozit Malzemeler. Tanım:

Yoğun Düşük sürünme direnci Düşük/orta korozyon direnci. Elektrik ve termal iletken İyi mukavemet ve süneklik Yüksek tokluk Magnetik Metaller

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kompozit Malzemeler. Tanım:

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Üçlü Sistemler - 1 Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

ASC (ANDALUZİT, SİLİSYUM KARBÜR) VE AZS (ANDALUZİT, ZİRKON, SİLİSYUM KARBÜR) MALZEMELERİN ALKALİ VE AŞINMA DİRENÇLERİNİN İNCELENMESİ

PBT KULLANIMI VE SAĞLADIĞI AVANTAJLAR

taze beton işlenebilirlik

Üç farklı malzeme türünden imal edilen ve günlük haya6a sıkça karşılaş9ğımız ürünlerden biri, gazlı içecek kaplarıdır. Gazlı içecekler alüminyum

Şekil 1. Sarkaçlı darbe deney düzeneği

LDPE/EVOH Harmanlarının Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Bazı Özellikleri

Gerdirilmiş Poli Propilen (tek veya çift yönlü) (OPP ve BOPP)

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Hitit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 19030,ÇORUM

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Bütün termoplastik olefinlerle uyumludur. Dispersiyonu zor olan organik ve inorganik pigmentlerde dağılımı düzenler. Masterbatchte yüksek pigment

ANTiSTATiK AJANLAR. Bölüm 2: Antistatik ajan yüzeye doğru migrasyon olmaya başlar

PÝLSA PE 100 BORULARI

Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ

SERAMİK MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELER ve ÜRETİMİ

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

ELASTOMERİK KÖPRÜ MESNETLERİ

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Konu: Yüksek Hassasiyetli Yağ Keçelerinin Takviye Bilezik Kalıplarının Üretiminde Kullanılan Takım Çelikleri ve Üretim Prosesleri


MUHENDISLIK PLASTIKLERI ENGINEERING P L A S T I C S

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

İÇERİK Kompozit malzemeler

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/6) Akreditasyon Kapsamı

Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi ISIDAÇ 40 IN PREFABRİK İMALATLARDA KULLANIMI

BETON KARIŞIM HESABI (TS 802)

TEKNİK BİLGİ FORMU AÇIKLAMA

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Effect of Glass Fiber Addition on the Compressive and Tensile Strength of Concrete

Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders kitabı. olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın Temel. Üniversitesi Kimyası" Kitabı ndan okuyunuz.

TUĞLA MASSESİ ÖĞÜTME DURUMUNUN ÜRÜN TEKNİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

SANDVİÇ PANEL MEKANİK DAYANIMI

Dökme Demirlerin Korozyonu Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

MALZEME BİLİMİ. Mekanik Özellikler ve Davranışlar. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR. (DERS NOTLARı) Bölüm 5.

ÇANAKKALE-ÇAN LİNYİTİNİN KURUMA DAVRANIŞI

ETİLASETAT/SU KARIŞIMININ PERVAPORASYON İLE AYRILABİLİRLİĞİ İÇİN SORPSİYONUNUN İNCELENMESİ

SÜPER BEYAZ. yapı kimyasalları. Yüksek performanslı beyaz çimento!

SinterlenmişKarbürler. Co bağlayıcı ~ Mpa Sertlikliğini 1100 ⁰C ye kadar muhafaza eder Kesme hızları hız çeliklerine nazaran 5 kat fazladır.

Alkaliye Dayanıklı Cam Elyafla Güçlendirilmiş Betonun Performansı YUWARAJ M. GHUGAL* AND SANTOSH B. DESHMUKH

İKİ BOYUTLU RASGELE DAĞILI E-CAM LİFİ/POLYESTER MATRİS KOMPOZİTLERDE YÜKLEME HIZININ MUKAVEMET ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Soygazların bileşik oluşturamamasının sebebi bütün orbitallerinin dolu olmasındandır.

ERSAN İNCE MART 2018

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

POLİÜRETAN NANO-KOMPOZİT SENTEZİNDE KULLANILMAK ÜZERE NANO-BÖHMİT ÜRETİMİ VE İŞLEVSELLEŞTİRİLMESİ

Metalurji Mühendisliğine Giriş. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Monolitik Refrakter Malzemelerde Temel Özelliklerin Detaylandırılması

POLYAMİD & NYLON 6,6 SENTEZİ. Bektaş DOĞAN Gökhan GÜRSOY

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

Genel olarak bir kompozit malzeme, her iki bileşene ait özelliklerin birleşimiyle daha iyi özellikteki kombinasyonlarının elde edildiği çok fazlı bir

Biresin CR83 Kompozit reçine sistemi

POLİPROPİLEN-ZEOLİT KOMPOZİTLERİN TERMAL ÖZELLİKLERİNDE SİLAN BAĞLAYICILARIN ETKİSİ

TS EN 1928 (metod B 10 kpa) - - TAM. TS EN 1928 (metod B 60 kpa) - - TAM. TS EN 1296 / TS EN 1928 (metod B 60 kpa)

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/7) Akreditasyon Kapsamı

Adsorpsiyon. Selçuk Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı II DENEYİN AMACI

Çizelge 5.1. Çeşitli yapı elemanları için uygun çökme değerleri (TS 802)

CEPHE KAPLAMA MALZEMESİ OLARAK AHŞAPTA ORTAM NEMİNİN ETKİSİ

ÜRETİM YÖNTEMLERİ (Devam)

CALLİSTER - SERAMİKLER

ATAKTİK POLİPROPİLENİN MALEİK ANHİDRİD İLE MODİFİKASYONU

Üçlü Sistemlerde Sitrik Asit ve Laktik Asit Katkılarının Basınç ve Eğilme Dayanımına Etkisi

Etrenjit Oluşum Koşullarının Üçlü Sistem Performansına Etkisi

MAKRO-MEZO-MİKRO. Deney Yöntemleri. MİKRO Deneyler Zeta Potansiyel Partikül Boyutu. MEZO Deneyler Reolojik Ölçümler Reometre (dinamik) Roww Hücresi

KİR TUTMAYAN LOTUS-NANO CAM KAPLAMALAR

Kompozit Malzemeler. Polimer kompozit malzemeler reçine (Matrix) ve takviye (Reinforcement) bileşenlerinden oluşur.

Malzeme Bilimi ve Malzemelerin Sınıflandırılması

NAYLON 6 / KARBON SİYAHI KOMPOZİTLERİNİN MEKANİK VE ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

METAL MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELER

Polipropilen /Termoplastik Poliüretan Harmanlarının Hazırlanması ve Uyumluluklarının İncelenmesi

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Adsorpsiyon. Kimyasal Temel İşlemler

CR83 CH83-2 CH83-6 CH83-10

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 11 Kompozit Malzemeler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

Eğitim Yeri: İltem Mühendislik Eğitim ve Danışmanlık Eğitim Salonu

Alt çerçeve ile etkileşim. Açıklama PGRT

İNCE AGREGA TANE BOYU DAĞILIMININ ÇİMENTOLU SİSTEMLER ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ. Prof. Dr. İsmail Özgür YAMAN

EKOBEYAZ. yapı kimyasalları. Hem ekonomik, hem yüksek beyazlık!

2016 yılında başlayan/devam eden Yüksek Lisans 2 18 Doktora -- 4 TOPLAM 2 23

Transkript:

KISA CAM ELYAF/ABS KOMPOZİTLERİNDE ARAYÜZEYDEKİ YAPIŞMANIN POLİAMİD KATKISI İLE ARTTIRILMASI Güralp ÖZKOÇ*, Göknur BAYRAM**, Erdal BAYRAMLI*** Orta Doğu Teknik Üniversitesi, *Polimer Bilimi ve Teknolojisi Bölümü, **Kimya Mühendisliği Bölümü, ***Kimya Bölümü, İnönü Bulvarı, 6531, Ankara, TÜRKİYE ÖZET ABS/kısa cam elyaf (KCE) arayüzeyindeki yapışmanın poliamid 6 (PA6) kullanılarak iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Farklı silan bağlayıcılar ile geliştirilen arafazdaki elyaf/matris mikro yapısının, kompozitlerin makroskopik özellikleri üzerine etkileri belirlenmiştir. Değişik silan bağlayıcıların yapışma kapasiteleri, deneysel olarak, sırasıyla yüzeyler arası gerilimlerden ve kısa çubuk bükülme testlerinden belirlenen yapışma işi ve tabakalar arası kayma gerilimi (TAKG) değerleri hesaplanarak karşılaştırılmıştır. En yüksek TAKG değerleri, γ-aminopropiltrimetoksisilan (APS) ile muamele edilmiş cam elyaflarda ölçülmüştür. PA6 nın kompozitlerde kullanılması ortalama elyaf boyunu arttırmıştır. ABS/PA6/KCE sistemindeki PA6 içeriğinin artması çekme mukavemeti, çekme modülü ve darbe mukavemeti değerlerini geliştirmiştir. SEM mikrofotoğrafları KCE lar ile ABS/PA6 sistemi arasında gelişmiş bir yapışmanın olduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: ABS; Arayüzey; Cam Elyaf; Ekstrüzyon; Kompozit; Yapışma 1. GİRİŞ Polimerik malzemelerin kısa cam elyaf (KCE) ile güçlendirilmesi düşük maliyet, kolay üretim, tasarım esnekliği ve elde edilen ürünlerin üstün mekanik özellikleri sebebiyle mühendislik uygulamalarında sıkça başvurulan bir yöntemdir. Bu şekilde üretilen kompozit malzemelerin özellikleri polimer malzemenin ve elyafın ayrı ayrı özelliklerinin ve miktarlarının yanı sıra arayüzeydeki etkileşimlerine de oldukça bağlıdır [1-5]. Etkili bir arayüzey oluşumu için arayüzeyi oluşturan elemanların birbirlerine güçlü bir şekilde bağlanmaları gerekmektedir. Bu amaçla, cam elyaf gibi inorganik dolgu ve takviye elemanlarını polimerik matrikse bağlayabilmek için çok yaygın olarak silan bağlayıcılar kullanılır [6]. Ancak bazı durumlarda polimerin fonksiyonel gruplarının bağ oluşumu reaksiyonları verememesi veya polimerin hiç fonksiyonel grup içermemesi yüzünden silan bağlayıcılar gibi arayüzey ajanları yetersiz kalmaktadır. Bu konuda literatürde apolar polimerlere akrilik asit, metakrilik asit, maleik anhidrit, v.b. grupların eriyik halde karıştırma yöntemi ile kazandırılması sayesinde silan bağlayıcıların etkin hale getirildiği çalışmalara rastlanmaktadır [7]. Poli (akrilonitril-bütadienstiren) (ABS) yüksek darbe mukavemeti, kolay işlenebilirliği, düzgün yüzey özellikleri, boyutsal kararlılığı ve diğer mühendislik polimerlerine kıyasla düşük fiyatı sebebiyle endüstriyel ve bilimsel anlamda ilgi çeken bir termoplastiktir. Geçmişte yürütülen çalışmalar göstermiştir ki ABS nin tokluğu ile pekliğini dengeleyebilmek için KCE kullanılmış ve sonuç olarak çekme mukavemeti ve modülünde artış elde edilirken diğer taraftan darbe mukavemetinde düşme meydana gelmiştir. Bunlara ilave olarak yürütülen mikroskopik çalışmalar ABS ile cam elyaf arayüzeyindeki yapışmanın yetersiz olduğunu göstermiştir [8, 9]. Bu çalışma temel olarak, ABS/KCE arayüzeyindeki yapışmanın asidik grup ilavesi ile iyileştirilmesini amaçlamaktadır. Asidik grup ilavesi poliamid 6 (PA6) takviyesi ile sağlanmıştır. Çalışmanın başlangıç kısmında polimerik matriksi oluşturacak malzemelere uygun

bir silan bağlayıcı deneysel olarak belirlenmiştir. En iyi performansı gösteren silan bağlayıcı KCE yüzeylerine uygulanarak ekstrüzyon ile kompozitlerin üretimi sırasında kullanılmıştır. 2. KURAMSAL Organo-silikon bileşikler, silikon grupların cam elyafla ve organik grubun da polimerle benzer yapıda olması sebebiyle polimer/kce arayüzeyinde etkili bir kimyasal köprü oluşturabilmektedirler [1]. KCE ile takviye edilmiş termoplastiklerde arayüzey mukavemetinin ve arayüzeyde gerçekleşen olası etkileşimlerin ortaya konması, makromekanik özellikler hakkında bilgi verir. Bu sebeple kısa çubuk bükülme testi ile arayüzey mukavemeti; temas açısı ölçümleri ile de termodinamik yapışma enerjisi belirlenmektedir [5, 11-13]. Kısa çubuk bükülme testi elyaf takviyeli malzemelerde tabakalar arası kayma gerilimi (TAKG) değerini belirlemek için uygulanan standart bir yöntemdir. Bu deneysel uygulamada, boyutları tabakalar arası kayma neticesinde kırılmaya sebep olacak şekilde seçilen kompozitler üç noktada bükme testine tabi tutulurlar. Düzgün dörtgen bir kesit alan için TAKG (τ TAKG ) aşağıdaki eşitlik ile hesaplanabilir: τ TAKG =.75(F/A) (1) burada F kırılma sırasında ölçülen kuvvet (N), A ise kesit alandır (mm 2 ). Termodinamik yapışma enerjisinin teorik olarak belirlenebilmesi için öncelikle arayüzeyi oluşturan malzemelerin yüzey özelliklerinin deneysel olarak karakterize edilmesi gerekmektedir. Bu teoriye göre gerekli temasın oluştuğu durumlarda yapışma, moleküller arası kuvvetlerin oluşumu sayesinde meydana gelmektedir [14]. Metal olmayan bir malzemenin (i) yüzey enerjisi (γ TOT i ) iki bileşenin toplamından oluşur: Liftshitz-van der Waals (LW), γ LW i, ve the asit-baz (AB) bileşen, γ AB i [15, 16]. Bunu aşağıdaki denklem ile belirtmek mümkündür: γ TOT i = γ LW AB i + γ i (2) Asit-baz terimi hidrojen bağlarının etkileşimlerini veya Lewis asit-baz etkileşimlerini simgelerken Liftshitz-van der Waals terimi ise dipol-dipol ve dispersiyon etkileşimlerini simgeler. Asit-baz etkileşimleri de kendi içinde, γ + - i (Lewis asit bileşeni) ve γ i (Lewis baz bileşeni) olmak üzere iki bileşen olup aşağıdaki denklemle gösterilebilir: γ AB i = 2(γ + i γ - i ) 1/2 (3) Lewis asit-baz komponentlerin en belirgin özelliği toplanabilir olmamalarıdır. Bu demektir ki, sadece γ + i veya γ - i ölçülebilen yüzeylerin toplam yüzey enerjilerinde asit bas terimi yer almaz, ancak bu terimler (j) maddesindeki tamamlayıcı çiftleri ile etkileşirler. Bunun sonucu olarak Eksiksiz Young Denklemi geliştirlmiştir [5, 15]: (1+cosθ)γ TOT i = 2 [(γ LW i γ LW j ) 1/2 + (γ + i γ - j ) 1/2 + (γ - i γ + j ) 1/2 ] (4) θ, temas halinde bulunan fazlar arasındaki temas açısıdır. Denklem (4), çözülerek yüzey enerjisi bilinen gösterge sıvıları ile yapılan temas açısı ölçümleri ile bir katının yüzey enerjisi bileşenleri belirlenebilir [16]. Temas halinde bulunan ve tüm yüzey enerjisi belirlenmiş fazlar için, örneğin polimer ve cam elyaf, toplam termodinamik yapışma enerjisi (W TOT a ) aşağıdaki gibi hesaplanabilir [15]: W TOT a = W LW a + W AB LW LW 1/2 a = 2 [(γ 1 γ2 ) + + (γ1 γ 2 -) 1/2 + (γ 1 -γ + 2 ) 1/2 ] (5) 3. DENEYSEL ABS ve PA6 sırasıyla Emaş Plaştik ve Tekno Polimer den, cam elyaflar (kısa ve sürekli) ise Cam Elyaf A.Ş. den elde edilmiştir. Silan bağlayıcılardan γ-aminopropiltrimetoksisilan (APS) ve γ-trimetoksipropilmetakrilat (MPS) Aldrich Chemical Co. şirketinden; strilsilan and metakrilosilan karışımı da sürekli cam elyaflara tatbik edilmiş halde Cam Elyaf A.Ş. şirketinden temin edilmiştir. Deneysel çalışmanın ilk kısmında silan bağlayıcılar sürekli cam elyaflara tatbik edilmiştir. Bu işlem için öncelikle cam elyaflar üzerine üretici tarafından uygulanmış bağlayıcı ve film-former ların uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu sebeple sürekli cam elyaflar

6 C deki fırında 3 dakika ısıl işleme tabi tutulmuşlar, takiben oluşan organik depoziti uzaklaştırmak için sokslet cihazı kullanılarak aseton ile 1 saat yıkanmışlardır. Bu işlemden sonra sulu ortamda APS ve MPS cam elyaf yüzeyine 1 saat süre ile uygulanmıştır. Temas açısı ölçümleri elektronik mikro balans (Sartorious Microbalance, M25D) kullanılarak tensiometrik olarak yapılmıştır. İlk ölçüm gösterge sıvısı ile yapılmış, daha sonra ise elyaf çevresinin belirlenmesi için tamamen ıslatan sıvı olarak kullanılan n-dekan ile ölçüm yinelenmiştir. Her temas açısı ölçümü en az üç kez tekrarlanmış ve elde edilen açıların ortalamaları alınmıştır. Sıvılarda diiodometan (DIM) Liftshitz-van der Waals etkileşimleri, formamit (FA) ve etilenglikol (EG) ise asit-baz etkileşimleri için kullanılmıştır. Benzer prosedür (2x2x.2) mm lik ABS ve PA6 filmlere de uygulanmıştır.takg nin belirlenebilmesi için yapılan kısa çubuk bükme testleri için örnekler sürekli cam elyafların iki polimer tabaka arasına yerleştirilip 23 C ve 1 bar da preslenmesi ile elde edilmiştir. Testler ASTM D 2344 e göre Lloyd 3 K mekanik test cihazı ile 2 mm/dak hızda yapılmıştır. Her numune için kuvvete karşı deformasyon miktarı kaydedilmştir. Ekstrüzyon deneyleri öncesi ABS ve PA6 granülleri vakum altında 4 saat süreyle 8 C sıcaklıkta kurutulmuştur. ABS/PA6 karışımları kütlece % 1, 2, 3 PA6 olacak şekilde çift vidalı ekstrüder (Thermoprism TSE 16 TC, L/D = 24) ile 2 rpm vida hızı ve 195-23-23-235-24 C sıcaklık profilinde hazırlanmıştır. Daha sonra bu malzemelere aynı proses koşullarında kütlece % 3 olacak şekilde KCE eklenmiştir. Mekanik testler için örnekler enjeksiyon cihazı (Microinjector, Daca Instruments) ile kalıplanmışlardır. Çekme testi numuneleri ASTM D 638 e göre, çentiksiz darbe testi numuneleri ise ASTM D 256 ya göre test edilmişlerdir. Eriyik akış indeksi ölçümleri ASTM D 1238 e göre 23 C sıcaklık ve 5 kg yük ile yapılmıştır. Ortalama elyaf boyu ve elyaf boyut dağılımının belirlenmesi için, ekstrüzyon ile üretilen granüller fırında 6 C sıcaklıkta 3 dakika bekletilerek polimer uzaklaştırılmış ve sonrasında kalan elyafların mikroskop altındaki görüntüleri fotoğraflanmıştır. Çekme örneklerinin kırılma yüzeylerinde oluşan morfoloji, taramalı elektron mikroskopu (SEM, JEOL JSM-64) ile analiz edilmiştir. 4. SONUÇLAR 4.1 Silan Bağlayıcı Tipinin Belirlenmesi Arayüzeydeki yapışma enerjisi, kompoziti oluşturan elemanların birbirlerine olan kimyasal afinitelerinin bir göstergesidir ki bu ya bir kimyasal bağ ya da ikincil bir etkileşimdir. TAKG ise bu kavramlara ilave olarak bir de mekanik uyumu içine alır. Bu çalışmada yapışma enerjisi, deneysel olarak belirlenmiş arayüzeydeki gerilimlerden; TAKG ise kısa çubuk bükme testlerinden elde edilmiştir. Eşitlik (5) ten hesaplanan ve polimerler ile cam elyaflar arasındaki yapışma enerjisi Şekil 1 ve 2 de görülmektedir. Silansız şeklinde tabir edilen yüzeylere hiçbir bağlayıcı uygulanmamıştır, bu yüzeyler çıplak cam yüzeylerdir. Şekil 1 de görüldüğü gibi, ABS ile farklı yüzey özellikleri olan cam elyaflar arasındaki toplam yapışma enerjisinin LW komponenti hemen hemen aynı kalmıştır. Yapılarındaki elektron zengini gruplar dolayısıyla APS, MPS ve SS bazik özellik sergilerler. ABS de yine aynı sebepten dolayı bazik karakterlidir. Bu yüzden, bu üç silan bağlayıcı ile ABS arasında herhangi bir etkileşim beklenemez. Bu sebepledir ki asit-baz etkileşimlerini temsil eden yüzey enerjisi komponenti oldukça küçük değerlerde ve hemen hemen aynıdır. Silansız cam elyaf söz konusu olduğunda ise, camın doğal yapısında yer alan yüzeydeki OH gruplarının varlığı sebebiyle yüzey zayıf asidik özellik sergiler ve bu sebeple ABS nin elektron zengini grupları ile ikincil etkileşime girme potansiyeli gösterir. Sonuç olarak diğerlerine göre daha yüksek bir asit-baz yüzey enerjisi elde edilir. Şekil 2 de değişik yüzey özelliklerine sahip cam elyaflar ile PA6 arasındaki yapışma enerjisinin değişmi görülmektedir. LW komponentleri yine bir önceki durumda olduğu gibi hemen hemen aynı kalmaktadır. PA6 zincir sonlarındaki COOH ve ana zincirdeki NH- grupları sebebiyle asidik karakter sergilemektedir, dolayısıyla bazik özellik gösteren silan bağlayıcılar ile etkileşme potansiyeli taşır. Nitekim APS göz önüne alındığında diğer silanlara göre yüksek

W a AB elde edilmiştir. Şekil 3 ve 4 de ABS ve PA6 matrisleri ile farklı silanlarla muamele edilmiş cam elyaflar arasındaki TAKG değerleri görülmektedir. Yüzeyde silan bağlayıcıların olması polimer zincirlerinin bu katman içine interpenetrasyonuna sebep olmakta ve daha geniş bir etkileşim alanı yaratmaktadır. Yapışma enerjisi ölçümlerinde ABS ile silanlı cam elyaflar arasında herhangi bir asit-baz etkileşimin meydana gelemeyeceği sonucuna varılmıştı. Öyleyse, burada ölçülen değişim tamamen mekanik uyum farklılığından kaynaklanmaktadır. En yüksek TAKG değeri APS li cam elyaf örneklerinde elde edilmiştir. Şekil 4 de hem asit-baz etkileşimi hem de mekanik uyum faktörlerince tetiklenen sinerjik bir sonuç görülmektedir. Hem yapışma enerjisi değerlerinin hem de TAKG değerlerinin APS ile muamele edilmiş cam elyaflarda yüksek bulunması nedeniyle kompozitlerin ekstrüzyon ile üretimi sırasında yüzeyinde APS bulunan kısa cam elyaflar kullanılmıştır. 8 9 7 8 Yapışma Enerjisi (mj/m 2 ) 6 5 4 3 2 1 Yapışma Enerjisi (mj/m 2 ) 7 6 5 4 3 2 1 Wa(TOT) Wa(LW) Wa(AB) Şekil 1. Cam elyaflar ile ABS arasındaki yapışma enerjisinin değişimi değerleri Wa(TOT) Wa(LW) Wa(AB) Şekil 2. Cam elyaflar ile PA6 arasındaki yapışma enerjisinin değişimi değerleri TAKG (MPa) 8 7 6 5 4 3 2 1 TAKG (MPa) 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 1 1 Şekil 3. Cam elyaflar ile ABS arasındaki TAKG değerleri Şekil 4. Cam elyaflar ilepa6 arasındaki TAKG değerleri 4.2 Mekanik Test Sonuçları Üretilen kompozitler için çekme testi sonuçları Tablo 1 de verilmektedir. Çekme yükü altındaki deformasyonlar arayüzeyde gerçekleşen mikromekanik olaylarla yakından ilintilidir. Güçlü bir arayüzey, matristen takviye elemanına etkili ve verimli bir yük transferini sağlar [17-19]. Özellikle kompozitin kopmadaki mukavemeti arayüzeydeki bağların mukavemetleri ile direkt ilişkilidir [2]. Yapıdaki PA6 miktarının artması ile çekme mukavemetinin artmasının sebebi

arayüzeydeki bağlanmanın artışı olarak açıklanabilir. Çünkü yapışma enerjisi ölçümlerinden de görüldüğü gibi APS, PA6 nın asidik son grupları ve amit grupları ile etkileşebilir. Cam miktarı, dolayısı ile APS miktarı sabit iken PA6 miktarının artması ile çekme mukavemetinin, artışı arayüzeydeki yapışmayı sağlayan bağların sayısının artmasının bir sonucudur. Ara yüzeydeki bu oluşum, arayüzeyin deformasyonlara karşı direncinin artmasına yol açacağı için çekme testi sırasında daha yüksek Young Modülü değerlerinin elde edilmesini sağlamıştır. Bunun yanısıra ortalama elyaf boylarının ektürüzyon sonrası pek fazla değişmemesine rağmen uzun elyafların sayılarının PA6 içeriğine paralel olarak artması, kompozitin çekme yüküne karşı olan direncini sağlayan bir etkendir. Çünkü bilindiği gibi elyaf boyu arttıkça, elyafların yük taşıma kapasiteleri artar [21, 22]. Ortalama elyaf boyları Tablo 1 de gösterilmektedir. Çekme testi sonucu elde edilen yüzeylerin SEM analizi sonuçları, PA6 nın sisteme girmesiyle kırılma mekanizmasında değiştiğini ispatlayıcı şekildedir. Şekil 5a da ABS/KCE sistemi görülmektedir. Cam elyafın etrafındaki siyah halka, elyafın ABS ile herhangi bir etkileşiminin veya başka bir değişle yapışmanın olmadığını göstermektedir. Çekme yükü altında bu elyaflar matristen sıyrılarak çıkarlar ve yük paylaşımına çok az bir katkıda bulunurlar. Şekil 5b de matriste % 3 PA6 içeren kompozite ait mikrofotograf gösterilmektedir. Burada, elayfın dışını matrisin oluşturduğu bir kılıf sarmıştır. Arayüzeydeki yapışmanın yeterli olduğu sistemlerde kırılma polimerin elyaf yüzeyine bitişik olan kısmında gerçekleşir. Şekilde görülen kılıf böyle bir kırılmanın neticesinde oluşmuştur ve arayüzeydeki yapışmayı destekler niteliktedir. Tablo 1. Çekme testi sonuçları Malzeme Çekme Mukavemeti (MPa) Young Modülü (MPa) Kopmadaki Gerinim (%) Darbe Dayanımı (kj/m 2 ) Ortalama Elyaf Boyu (µ) ABS 44 ± 6 224 ± 183 7.5 ±.76 17.8±1.2 - %3 KCE takviyeli ABS %3 KCE takviyeli (%9ABS+%1PA6) %3 KCE takviyeli (%8ABS+%2PA6) %3 KCE takviyeli (%7ABS+%3PA6) 78 ± 2.5 65 ± 352 2.53 ± 1.3 3.8±1.3 427 85 ± 3 691 ± 25 3.18 ±.6 11±.5 447 91 ± 1.1 845 ± 512 3.4 ±.86 1.7±.7 471.3 93 ± 1.8 8415 ± 333 3.24 ±.9 9.7±.9 482 Tablo 1 de malzemelerin darbe mukavemetlerinin PA6 miktarındaki değişime karşılık aldığı değerler verilmektedir. Bekleneceği gibi katkısız ABS nin darbe dayanımı yüksektir. ABS ye cam elyaf takviyesi ile deformasyon kabiliyetinin engelenmesi sebebiyle darbe mukavemeti önemli miktarda azalmıştır. Bu kompozit sisteme PA6 ilavesi ile, darbe mukavemeti değerlerinde artış elde edilmiştir. Bunun sebebi sisteme giren PA6 zincirleri kimyasal afiniteleri sebebiyle cam elyaf yüzeyinde tutunurlar. Dolayısı ile yapının içerisinde cam elyaflar etrafında PA6 dan oluşmuş bir tabaka meydana gelmiş olabilir. Darbe anında, bu kez cam elyafın limitleyici etkisinden izole edilmiş olan ABS fazı kolayca deforme olarak darbe dayanımını arttırıcı rolunü sergiler. PA6 miktarındaki artışla görülen darbe mukavemeti değerlerindeki düşüş ise sisteme ilave edilen ve cam yüzeyine bağlanamamış PA6 ların ABS içerisinde kümeler oluşturarak zayıf noktalar yaratmaları şeklinde açıklanabilir.

(a) (b) Şekil 5. SEM mikrofotografları a. % 3 KCE takviyeli ABS (x 25) b.% 3 KCE takviyeli (%7ABS+%3PA6) (x1) TEŞEKKÜR Yazarlar, Cam Elyaf A.Ş., Tekno Polimer ve Emaş Plastik şirketlerine malzeme sağlama konusundaki yardımlarından dolayı teşekkür eder. KAYNAKLAR 1. Laura, D.M., Keskkula, H., Barlow, J.W., Paul, D.R., Polymer, 43, 4673-4687, 2 2. Frenzel, H., Bunzel, U., Pompe, G., Journal of Adhesion Science and Technology, 14, 651-66, 2 3. Gonzalez, V.A., Uc J.M.C., Olayo, R., Franco, P.J.H., Composites Part B, 3, 39, 1999 4. Bikiaris, D., Matzinos, P., Prinos, J., Journal of Applied Polymer Science, 8, 2877-2888, 21 5. Akbay, A.R., Bayramlı, E., Journal of Adhesion, 5, 155-164, 1995 6. Plueddeman, E.P., Silane Coupling Agents, 2nd Ed., New York: Plennum Pres, 1991 7. Pak, H.S., Caze, C., Applied Polymer Science, 65, 143-153, 1997 8. Fu, Y.S., Lauke, B., Composites Part A, 29, 631-641, 1998 9. Fu, Y.S., Lauke, B., Composites Part A, 29, 575-583, 1998 1. Park, S.J., Jin, J.S., Lee, R.J., Journal of Adhesion Science and Technology, 14, 1677-1689, 2 11. Park, S.J., Jin, J.S., Journal of Polymer Science Part B, 41, 55-62, 23 12. Pisanova, E., Mader, E., Journal of Adhesion Science and Technology, 14, 415-436, 2 13. Nardin, M., Schultz, J., Interfacial Interactions in Polymeric Composites, Akovalı G. (Ed.), Nato ASI Series, Netheralnds; Kluiwer Academic Publisher, 1992 14. Sharpe, L.H., Interfacial Interactions in Polymeric Composites, Akovalı G. (Ed.), Nato ASI Series, Netherlands, Kluiwer Academic Publisher, 1992 15. Oss, J.C., Good, J.R., Chaudhury, M.K., Langmuir, 4, 884-894, 1988 16. Akovalı, G., Torun, T.T., Bayramlı, E., Erinç, N.K., Polymer,39, 1363-1368, 1998 17. Hamada, H., Ikuta, N., Nishida, N., Maekawa, Z., Composites, 25, 512, 1994 18. Dilsiz, N., Erinç, N.K., Bayramlı, E., Akovalı, G., Carbon, 33, 853-858, 1995 19. Zafeiropoulos, N.E., Baillie, C.A., Hodgkjnson, J.M., Composites Part A, 33, 1185-119, 22 2. Yue, C.Y., Cheung, W.L., Journal of Material Science, 27, 3943-3851, 1992 21. Fu, Y.S., Lauke, B., Composites Science and Technology, 56, 1179-119, 1996 22. Thomason, J.L., Composite Science and Technology, 59, 2315-2328, 1999