MWCNT, GNP, H-BN, BNNT ile takviyelendirilmiş polifenilen sülfür (PPS) matrisli kompozitin özelliklerinin incelenmesi - Güney Yılmaz, Şükran
Teknolojik ilerlemeler ve ağır çalışma koşulları, günümüzde kullanılan malzemelerin performans sınırları zorlanmaktadır. Bu durum, avantajlı özelliklere sahip kompozit malzemelerin geniş bir uygulama alanı bulmasını sağlar. Kompozit malzemelerin özellikleri eklenen takviye malzemesine, oranına ve uygulama yöntemine göre değişir. Malzeme boyutlarını nano ölçeğe düşürmek, güçlü bir faz-arayüzey etkileşimi sağlayarak kompozit malzemelerin özelliklerini geliştirir. Polimer nanokompozitler, benzersiz yapıları sayesinde çeşitli üstün özellikler ve birçok potansiyel uygulama alanı sunar. Polifenilen sülfür (PPS), hafifliği, yüksek mukavemeti, yüksek sıcaklıklara dayanımı, kolay erişilebilirliği ve üstün mekanik ile fiziksel özellikleri sayesinde özellikle havacılık endüstrisinde büyük ilgi görmektedir. Bir nanokompozit yapıda PPS termoplastik polimerinin, mekanik ve fiziksel özelliklerini daha da geliştirmek için nano takviyeler ile güçlendirilebilir. Nano takviyelerin matris içinde homojen dağılımı, mekanik, fiziksel, termal ve elektriksel iletkenlik özelliklerini iyileştirmek için çok önemlidir. Bu amaçla PPS polimerinin, mekanik, fiziksel ve iletkenlik özelliklerini iyileştirmek için çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT), grafen nanoplatelet (GNP), hekzagonal bor nitrür (h-BN) ve bor nitrür nanotüp (BNNT) ile takviye edilmiştir. Kompozit malzemeler, PPS matris malzemesinin farklı ağırlık oranlarında nano takviye malzemeler ile hem sıcak pres hem de enjeksiyon kalıplama ile üretimleri denenmiştir. Üretilen kompozit malzemelere çekme, darbe, üç nokta eğme, sertlik, DSC, TGA, DMA, SEM analizleri, termal ve elektriksel iletkenlik ölçümleri yapılmıştır. Kompozit malzemelerde, mekanik karıştırma sonrasında sıcak presli üretimlerinde aglomerasyonun oluşmasından dolayı mekanik özelliklerde düşüş gözlenmiştir. Termal iletkenlik özellikleri incelendiğinde, %10 ağırlıkça GNP eklendiğinde %490, %10 ağırlıkça MWCNT eklendiğinde ise %45 artış söz konusudur. Yarı iletken saf PPS'nin orta frekansta %10 ağırlıkça MWCNT eklendiğinde yaklaşık %222 oranında elektrik iletkenliği artarak iletken hale geldiği görülmüştür. Enjeksiyon kalıplama ile üretilen kompozitlerde öncesinde eriyik karıştırma yapıldığı için nano takviyeler PPS matrisi içerisinde SEM analizleri sonucunda homojen dağıldı gözlenmiştir. Bu da dört nano takviye malzemesi için de mekanik özekliklerin iyileşmesini sağlamıştır. Ayrıca termal iletkenlik değerinin ağırlıkça %10 MWCNT takviyelendirildiğinde %1375 oranında ciddi bir artışa sebep olduğu gözlenmiştir. Karbon ve bor bazlı nano takviyeli PPS kompozitlerinin üretimi için en uygun yöntemin eriyik karıştırma sonrası enjeksiyon kalıplama olduğu belirlenmiştir.