Karbon elyaf takviyeli polietilenin mekanik, termal vefiziksel özelliklerine nadir toprak elementlerinin etkileri

Bu çalıĢmada termoplastiklerin önemli bir üyesi olan polietilenin mekanik, termal ve morfolojik özellikleri üzerine karbon elyaf tozu ve nadir toprak elementlerinin etkileri incelenmiĢtir. Polietilen olarak alçak yoğunluklu (AYPE) ve yüksek yoğunluklu (YYPE) polietilenler ayrı ayrı çalıĢılmıĢtır. Nadir toprak elementi olarak ise %90 ve üzeri saflıkta lantan ve seryum oksitler kullanılmıĢtır. Öncelikle bu elementler saf suda ayrı ayrı çözüldükten sonra karbon elyaf tozu bu çözeltilere karıĢtırıldı. Lantan ve seryumun karbon elyafa emilimi sağlandıktan sonra bu karıĢımlar hazırlanan alçak yoğunluklu polietilen çözeltisi içerisine dökülerek termoplastik karakterde takviye elemanı geliĢtirildi. Lantan ve seryum esaslı olarak ayrı ayrı elde edilen bu takviye elemanları kurutulup granül hale getirildikten sonra çalıĢmada kullanılacak olan matris malzemeler (AYPE ve YYPE) ile ayrı ayrı ağırlıkça %5, %10, %20 ve %30 oranlarında önce mekanik olarak daha sonrada uygun sıcaklıklarda ekstrüzyonda homojen olarak karıĢtırıldı. Ekstrüzyonda homojen hale getirilen bu karıĢımlar ekstrüzyon çıkıĢında soğutuldu ve akabinde kırıcıdan geçirilerek granül hale getirildi. Elde edilen bu granüller plastik enjeksiyon makinası ile kalıplara basılarak standart çekme çubukları üretildi. Üretilen bu çekme çubuklarının mekanik olarak çekme, eğilme, izod darbe ve sertlik analizleri gerçekleĢtirildi. Elde edilen karıĢımların camsı geçiĢ sıcaklıkları, erime sıcaklıkları ve kütle kayıplarının belirlenmesi için ise TGA/DTA analizi yapıldı. Aynı zamanda matris ve dolgu arasında ki bağlanma mekanizmasının belirlenmesi için ise numunelerin kesit görüntüleri elektron mikroskobu ile incelendi. Hem AYPE hem de YYPE içerisinde artan takviye elemanı miktarına bağlı olarak değiĢimler grafiklerle gösterilerek tartıĢıldı.

In this study, the effects of carbon fiber powder and rare earth elements on the mechanical, thermal and morphological properties of polyethylene, which is an important member of thermoplastics, were investigated. As polyethylene, low density (LDPE) and high density (HDPE) polyethylenes were studied separately. Lanthanum and cerium oxides with a pure of 90% and above were used as rare earth elements. First, these elements were dissolved separately in pure water, and then carbon fiber powder was mixed into these solutions. After the absorption of lanthanum and cerium into carbon fiber, these mixtures are poured into the prepared low density polyethylene solution and a thermoplastic reinforced element is developed. These reinforcing elements, which were obtained separately as lanthanum and cerium based, were dried and granulated. Then, it was mixed homogeneously with the matrix materials (LDPE and HDPE) to be used in the study separately at 5%, 10%, 20% and 30% by weight, first mechanically and then in extrusion at appropriate temperatures. These mixtures, which were homogenized in extrusion, were cooled at the exit of the extrusion and granulated by passing through the crusher. These granules obtained were pressed into molds with a plastic injection machine and standard specimen were produced. Mechanical tensile, bending, izod impact and hardness analyzes of these produced standard specimen were performed. TGA/DTA analysis was performed to determine the glass transition temperatures, melting temperatures and mass losses of the obtained mixtures. At the same time, in order to determine the bonding mechanism between the matrix and the filler, the cross-sectional images of the samples were examined by electron microscopy. Depending on the increasing amount of reinforcement elements in both LDPE and HDPE, the changes were discussed by showing graphics.