LİGNOSELÜLÖZİK TARIMSAL ATIKLAR İLE MODİFİYE EDİLMİŞ TORTUL KAYAÇ KATKILI HİBRİT POLYESTER KOMPOZİTLERİN MEKANİK VE TERMAL ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Doğal lifler (Kenevir, keten, şeker kamışı, hindistan cevizi lifi, mısır koçanı, buğday kepeği, odun talaşı vb.), sentetik muadilleriyle karşılaştırıldığında daha düşük mekanik ve termal özellikler gösterse de, hibrit polimer kompozitlerde kullanımları giderek artmaktadır [1-7]. Çevre dostu ve daha iyi işlevsel özelliklere sahip bu kompozitler yaygın olarak havacılık, otomotiv ve inşaat endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır [8-10]. Yüksek lisans tezi çalışmasında, tortul kayaç (pomza, perlit ve bentonit gibi) ve lifli tarımsal atık (keten, buğday kepeği ve ayçiçeği bitkisi sapı gibi) katkılı hibrit polyester kompozitlerin mekanik, termal ve morfolojik özelliklerinin araştırılması amaçlanmaktadır. Deneysel çalışmalarda ilk aşamada metil etil keton peroksit varlığında hazırlanan sıvı polyester ve tarımsal atık lifi karışımına belirli oranlarda tortul kayaç ilave edilerek kompozit polimer elde edilecektir. Deneysel çalışmaların ikinci aşamasında hazırlanan kompozitlerin mekanik dayanım, termal kararlılık ve dielektrik performansları detaylı olarak analiz edilecektir. Termal kararlılık ve termal bozunma davranışları termogravimetrik analiz (TGA) cihazı ile analiz edilecerek kompozitlerin yüksek sıcaklık ortamlarındaki dayanım performansı değerlendirilecektir. Dielektrik özelliklerin belirlenmesi amacıyla geniş bir frekans aralığında ölçümler yapılarak, kompozitlerin elektriksel yalıtım performansları ortaya konulacaktır. Üçüncü aşamada ise kompozitlerin yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenecektir. Kimyasal bağ yapısı ve arayüz etkileşimleri ise Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ile analiz edilecektir. Ayrıca, sıvı polyesterin reolojik özellikleri, kompozitlerin yığın yoğunluğu, yüzey sertliği ve ısıl iletkenlik testleri de yapılacaktır. Bu testlerle, tortul kayaçın kompozit matrisi içerisindeki dağılımı ve yüzey kalitesi belirlenerek kompozitlerin yapısal bütünlüğü hakkında bilgi elde edilecektir. Bu tez çalışması tortul kayaçlar, tarımsal atık ve polyester karışımı polimer matrislere katılmasının etkisi ortaya konularak daha dayanıklı, hafif ve çok yönlü malzemelerin geliştirilmesine katkıda bulunmayı hedeflemektedir. Bununla birlikte, düşük karbon ayak izi ve sıfır atık prensibi doğrultusunda çevre dostu üretim süreçleri esas alınacaktır. Tortul kayaçların kullanımı, sürdürülebilir malzeme geliştirilmesinde önemli bir avantaj sunarken, hem kolay temin edilebilme hem de ekonomik maliyet açısından faydalı olacaktır. Geri dönüştürülebilir doğal malzemeler kullanılarak düşük maliyetli kompozitler geliştirilmesi ve geri dönüşüm potansiyeli olan ekonomik kompozitlerin, gelecekte sürdürülebilir malzeme çözümleri sunarak çevresel etkiyi azaltmada önemli bir rol oynaması beklenmektedir.Although natural fibers (hemp, flax, sugar cane, coconut fiber, corn cob, wheat bran, wood shavings, etc.) have lower mechanical and thermal properties compared to their synthetic counterparts, their use in hybrid polymer composites is increasing [1-7]. These composites, which are environmentally friendly and have better functional properties, are widely used in the aviation, automotive, and construction industries [8-10]. This master's thesis study aims to investigate the mechanical, thermal, and morphological properties of hybrid polyester composites containing sedimentary rock (such as pumice, perlite, and bentonite) and fibrous agricultural waste (such as flax, wheat bran, and sunflower plant stalk). In the first stage of the experimental studies, sedimentary rock will be added to the liquid polyester and agricultural waste fiber mixture prepared in the presence of methyl ethyl ketone peroxide in certain proportions to obtain the composite polymer. In the second stage of the experimental studies, the mechanical strength, thermal stability, and dielectric performances of the prepared composites will be analyzed in detail. Thermal stability and thermal degradation behaviors will be analyzed with a thermogravimetric analysis (TGA) device and the durability performance of the composites in high-temperature environments will be evaluated. In order to determine the dielectric properties, measurements will be made in a wide frequency range and the electrical insulation performances of the composites will be revealed. In the third stage, the surface morphology of the composites will be examined with scanning electron microscope (SEM). The chemical bond structure and interface interactions will be analyzed with Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). In addition, rheological properties of liquid polyester, bulk density of composites, surface hardness and thermal conductivity tests will be performed. With these tests, the distribution of sedimentary rock in the composite matrix and surface quality will be determined and information about the structural integrity of the composites will be obtained. This thesis study aims to contribute to developing more durable, lightweight, and versatile materials by revealing the effect of adding sedimentary rocks, agricultural waste, and polyester mixture to polymer matrices. In addition, environmentally friendly production processes will be based on the principle of low carbon footprint and zero waste. The use of sedimentary rocks offers a significant advantage in the development of sustainable materials and will be beneficial in terms of both easy availability and economic cost. It is expected that the development of low-cost composites using recyclable natural materials and economical composites with recycling potential will play an important role in reducing environmental impact by providing sustainable material solutions in the future.