DOĞAL KAYAÇ TAKVİYELİ EPOKSİ KOMPOZİTLERİN MEKANİK, TERMAL VE DİELEKTRİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE UYGULAMA ALANLARININ BELİRLENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, doğal taş takviyeli epoksi esaslı malzemeler elde edilmiş ve bu kompozitlerin fiziksel ve kimyasal karakterizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Mermer, kum ve çakıl taşları öğütülerek epoksi reçineye ilave edilmiştir. Bu taşların kompozit üzerindeki etkileri karşılaştırılmış ve malzemelerin performansını değerlendirmek için yanıt yüzeyi yöntemi (RSM) kullanılmıştır. Her bir taşın kompozitin mekanik ve termal özellikleri üzerindeki etkisi karşılaştırılmıştır. Kompozitlerin termal kararlılığı, termogravimetrik analiz (TGA) kullanılarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, kompozitlerin yığın yoğunluğu, termal iletkenliği, dielektrik sabiti, yüzey sertliği ve morfolojisi de belirlenmiştir. Malzemenin yapısal bütünlüğü hakkında bilgi sağlamak için, matris içindeki doğal taşların dağılımı ve yüzey kalitesi değerlendirilmiştir. Kompozitin dielektrik özellikleri, geniş bir frekans aralığında ölçüm yapılarak her bir taş takviyesi için karşılaştırılmıştır. Takviye malzemelerinin dağılımı ve taş-epoksi etkileşimleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Kompozitin kimyasal bağ yapısı ve arayüz etkileşimleri, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) kullanılarak analiz edilmiştir. Mermer taşı takviyeli kompozitler daha yüksek yoğunluk ve termal kararlılık sergilemektedir. Çakıl taşı takviyeli kompozitler yüksek mekanik özelliklere ve düşük termal iletkenlik katsayısına sahiptir. En düşük dielektrik sabiti kumtaşı takviyeli kompozitlerde görülmüştür. Bu tez çalışması, doğal taşların epoksi esaslı kompozitlere faydasının anlaşılmasına ve çok yönlü malzemelerin geliştirilmesine katkıda bulunmaktadır. Bu tür doğal taşların takviye maddesi olarak tercih edilmesi, sentetik ve yüksek maliyetli dolgu maddelerine olan bağımlılığı azaltmakta ve çevre dostu kompozitlerin geliştirilmesine olanak tanımaktadır.

In this study, natural stone-reinforced epoxy-based materials were obtained, and the physical and chemical characterization processes of these composites were carried out. Marble, sand, and gravel stones were ground and reinforced with epoxy. The effects of these stones on the composite were compared, and response surface methodology (RSM) was used to evaluate the performance of the materials. The effect of each stone on the mechanical and thermal properties of the composite was compared. The thermal stability of the composites was evaluated using thermogravimetric analysis (TGA). Additionally, the bulk density, thermal conductivity, dielectric constant, hardness, and morphology of the composites were determined. To provide information about the structural integrity of the material, the distribution and surface quality of the natural stones within the matrix were evaluated. The dielectric properties of the composite were compared for each stone reinforcement by measuring over a wide frequency range. The distribution of the reinforcement materials and the stone-epoxy interactions were examined using scanning electron microscopy (SEM). The chemical bond structure and interface interactions of the composite were analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Marble-reinforced composites exhibit higher density and thermal stability. Gravel-reinforced composites have high mechanical properties and low thermal conductivity. The lowest dielectric constant is observed in the sandstone-reinforced composite. This thesis contributes to understanding the contribution of natural stones to epoxy-based composites and the development of versatile materials. The use of such natural stones as reinforcement materials reduces dependency on synthetic and costly fillers and enables the development of environmentally friendly composites.