Mukavemet ve yanma direnci arttırılmış şekil hafızalı polimer nanokompozit malzeme sentezi, karakterizasyonu ve mobilya sektöründe potansiyel uygulama alanları
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Malzeme alanında oldukça hızlı gelişim gösteren akıllı malzemeler (SM), çevreden gelen uyarana karşılık olarak malzemenin spesifik özelliğine göre çeşitli cevap verebilme yeteneğinden dolayı günümüzde ilgi odağıdır. Bu malzeme grubu içerisinde birçok çeşitli alt sınıflandırma bulunmakta olup şekil hafızalı malzemeler (SMM) en çok gelişim gösterenlerden biridir. Şekil hafızalı polimerler (SMP) ise biyouyumlu, hafif, kolay üretilebilir ve kolay şartlanabilir olması gibi önemli özelliklerinden dolayı araştırma ve geliştirme çalışmaları sürekli devam etmekte olup günümüzde de medikal, havacılık ve otomotiv gibi çeşitli endüstrilerde yoğun kullanımı vardır. Şekil hafızalı poliüretan (SMPU) malzemesi bu malzeme sınıfında en yoğun kullanımı olan ve çevresel sıcaklık değişimine göre şekil değişimiyle cevap verebilen bir polimer türüdür. Bu tez çalışması kapsamında SMPU malzemesini kullanılarak kompozit oluşum çalışmalarının yürütülmesi hedeflenmiştir. Kompozit malzeme oluştururken SMPU matris malzemesinin mukavemet ve yanma direncinin arttırılmasına yönelik iki farklı destek malzeme seçimi yapılmıştır. Mukavemet arttırımında destek malzeme seçimi için en yaygın kullanımı olan cam elyaf tercih edilmiş olup yanma direnci arttırımı için ise lignin destek malzemesi olarak kullanılmıştır. Çalışmada öncelikle SMPU (referans numune), SMPU-cam elyaf, SMPU-lignin ve SMPU-cam elyaf-lignin içerikli çeşitli kompozit oluşum denemeleri yapılmış ve bu içeriklerdeki optimum formülasyonlar tespit edilmiştir. Bu aşamada dikkat edilen en önemli parametre malzemenin şekil hafıza özelliğini koruması olup her aşamada şekil geri kazanım analizleri yürütülmüştür. Sonrasında optimum formülasyona sahip numunelerin karakterizasyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerin mukavemet değerlerinin incelenmesi için çekme ve dinamik mekanik analiz (DMA) yöntemleri uygulanmış olup her iki destek malzemesini içeren kompozit numunenin mukavemet dayanımda en iyi sonuçlara sahip olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca destek malzemelerinin ayrı ayrı kullanılmasıyla oluşturulan kompozit numunelerin analiz sonuçlarında cam elyaf destekli numunenin mukavemet dayanımı lignin destekli numuneye kıyasla çok daha iyi olduğu görülmüştür. Yanma direnci tespitinde UL94 ve limit oksijen indeksi (LOI) analizleri gerçekleştirilmiştir. Lignin destekli kompozit numunelerin yanma direnci konusunda en iyi sonuçlara sahip olduğu tespit edilmiştir. Numunelerin akustik özelliklerinin incelenmesinde ses yutma katsayısı ve ses iletim kaybı analizleri yapılmış olup tüm numunelerde akustik özelliklerin oldukça başarılı sonuçlara sahip olduğu görülmüştür. Yapılan diğer analitik analiz sonuçları değerlendirildiğinde SEM ve BET analizlerinde en iyi gözeneklilik yapısının SMPU referans numunesinde olduğu ve bu sonuçların akustik özellikleri de desteklediği tespit edilmiştir. FTIR analiz sonuçlarında ise oluşturulan kompozit numunelerin SMPU referans numuneye ait spesifik piklere sahip olduğu dolayısıyla benzer kimyasal yapıda oldukları görülmüştür. Numunelerin termal özelliklerinin incelenmesinde ise DSC ve TGA analiz yöntemleri kullanılmış olup DSC sonuçlarında camsı geçiş sıcaklıklarının kompozit numune oluşumu ile arttığı, TGA sonuçlarında ise hazırlanan kompozit numunelerin SMPU referans numuneye kıyasla daha kararlı termal yapıya sahip oldukları tespit edilmiştir.
Smart materials which are undergoing rapid development in the field of materials, are the focus of attention today due to their ability to respond to stimuli from the environment, depending on the specific properties of the material. There are multitude of subclassifications within this group of materials and shape memory materials (SMM) are one of the most developed. Shape memory polymers (SMP) have important and desirable properties such as biocompatibility, lightweight, ease of production and ease of forming a variety of shapes. Due to these important features their research and development studies are continuously ongoing and today they are used extensively in the medical, aerospace, automotive and various other industries. Shape memory polyurethane (SMPU) is a type of polymer that is most commonly used in the SMP material class and can respond to changes in enviromental temperature by changing its shape. Within the scope of the thesis study, the aim was to carry out composite formation studies using SMPU material. While creating the composite material, two different support materials were selected to increase the strength and fire resistance of the SMPU matrix material. Glass fiber, which is the most commonly used support material, was preferred to increase strength, and lignin was used as support material to increase fire resistance. In the study, various composite combination experiments were carried out containing SMPU (reference sample), SMPU-glass fiber, SMPU-lignin and SMPU-glass fiber-lignin and the optimum formulations with these contents were determined. The most important parameter taken into consideration at this stage is that the material maintains its shape memory feature and shape recovery analyzes were carried out at every stage. Afterwards characterization analyzes of the samples with optimum formulation were carried out. Tensile and dynamic mechanical analysis (DMA) methods were applied to examine the strength values of the samples and it was determined that the composite sample containing both support materials had the best strength results. In addition, the analysis results of the composite samples formed by using the support materials separately, it was seen that the strength ratio of the glass fiber supported sample was much better than the lignin supported sample. UL94 and limit oxygen index (LOI) analyses were performed to determine the combustion resistance. It was determined that the lignin supported composite samples had the best combustion resistance results. Sound absorption coefficient and sound transmission loss analyzes were performed to examine the acoustic properties of the samples and it was seen that the acoustic properties of all samples had very successful results. When the results of other analytical analyses were evaluated, it was determined that the best porosity structure was found in the SMPU reference sample in SEM and BET analyses and these results also supported the acoustic properties. In the FTIR analysis results, it was observed that the composite samples had specific peaks belonging to the SMPU reference sample and therefore had a similar chemical structure. DSC and TGA analysis methods were used to investigate the thermal properties of the samples. DSC results showed that the glass transition temperatures increased with the formation of composite samples, and in the TGA results showed that the prepared composite samples had a more stable thermal structure compared to the SMPU reference sample.
Smart materials which are undergoing rapid development in the field of materials, are the focus of attention today due to their ability to respond to stimuli from the environment, depending on the specific properties of the material. There are multitude of subclassifications within this group of materials and shape memory materials (SMM) are one of the most developed. Shape memory polymers (SMP) have important and desirable properties such as biocompatibility, lightweight, ease of production and ease of forming a variety of shapes. Due to these important features their research and development studies are continuously ongoing and today they are used extensively in the medical, aerospace, automotive and various other industries. Shape memory polyurethane (SMPU) is a type of polymer that is most commonly used in the SMP material class and can respond to changes in enviromental temperature by changing its shape. Within the scope of the thesis study, the aim was to carry out composite formation studies using SMPU material. While creating the composite material, two different support materials were selected to increase the strength and fire resistance of the SMPU matrix material. Glass fiber, which is the most commonly used support material, was preferred to increase strength, and lignin was used as support material to increase fire resistance. In the study, various composite combination experiments were carried out containing SMPU (reference sample), SMPU-glass fiber, SMPU-lignin and SMPU-glass fiber-lignin and the optimum formulations with these contents were determined. The most important parameter taken into consideration at this stage is that the material maintains its shape memory feature and shape recovery analyzes were carried out at every stage. Afterwards characterization analyzes of the samples with optimum formulation were carried out. Tensile and dynamic mechanical analysis (DMA) methods were applied to examine the strength values of the samples and it was determined that the composite sample containing both support materials had the best strength results. In addition, the analysis results of the composite samples formed by using the support materials separately, it was seen that the strength ratio of the glass fiber supported sample was much better than the lignin supported sample. UL94 and limit oxygen index (LOI) analyses were performed to determine the combustion resistance. It was determined that the lignin supported composite samples had the best combustion resistance results. Sound absorption coefficient and sound transmission loss analyzes were performed to examine the acoustic properties of the samples and it was seen that the acoustic properties of all samples had very successful results. When the results of other analytical analyses were evaluated, it was determined that the best porosity structure was found in the SMPU reference sample in SEM and BET analyses and these results also supported the acoustic properties. In the FTIR analysis results, it was observed that the composite samples had specific peaks belonging to the SMPU reference sample and therefore had a similar chemical structure. DSC and TGA analysis methods were used to investigate the thermal properties of the samples. DSC results showed that the glass transition temperatures increased with the formation of composite samples, and in the TGA results showed that the prepared composite samples had a more stable thermal structure compared to the SMPU reference sample.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Cam Elyaf, Kompozit, Lignin, Şekil Hafızalı Polimer (SMP), Composite, Glass Fiber, Shape Memory Polymer (SMP)
Kaynak
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
Sayı
Künye
Şenkon, F. P. (2025). Mukavemet ve yanma direnci arttırılmış şekil hafızalı polimer nanokompozit malzeme sentezi, karakterizasyonu ve mobilya sektöründe potansiyel uygulama alanları. (Doktora Tezi). Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya
