Polimerler İçin Katkılar

Farklı özelliklere olan ihtiyacın gittikçe arttığı günümüz dünyasında bu farklı özelliklere mevcut malzemelerin cevap verebilmesi için pek çok katkı malzemesi kullanılmaktadır. Özellikle polimerik malzemelerde katkı malzemelerinin kullanımı da gittikçe artmaktadır. Entekno olarak polimerik katkı malzemeleri geliştirerek üstün özelliklere sahip malzemelerin gelişimine katkı sunmaktayız.

polimer nano kompozitler, polymeric nanocomposites, nano additives materials, katkı malzemeleri

Nanokompozitler

Kompozit Nedir?

Malzemelerde mevcut olmayan ya da sınırlı olan bazı özellikleri geliştirmek amacıyla birbiri içerisinde çözünmeyen farklı özelliklere sahip en az iki bileşenden oluşan malzemelere kompozit malzemeler denir.

Kompozit malzemelerde çeşitli form ve oranlarda takviye fazı ile bu malzemenin çevresinde hacimsel olarak çoğunluğu oluşturan matriks malzeme bulunmaktadır.

Matris, genellikle kompozit malzemelerin dayanımlarını sert ve nispeten gevrek olan takviye elemanlarını bir arada tutmaya yaramakta olup yapıya tokluk ve süneklik kazandırır.

Kompozitler takviye geometrisi (parçacık, pul ve fiber) veya matris türüne (polimer, metal ve seramik) göre sınıflandırılır.


Metal Matris Kompozitler (MMC)

Bu malzemeler ana yapıyı matris metalin oluşturduğu ve takviye elemanı olarak da genellikle seramik bir takviye fazının kullanıldığı kompozitlerdir. Metal matriks kompozitler geleneksel malzemelere en büyük alternatiftir. Seramiklerin yüksek elastik modülü ile metallerin plastik şekil değiştirme özellikleri birleştirilerek aşınmaya dayanıklı, kırılma tokluğu ve basma gerilmesi yüksek malzemeler elde edilmektedir. Bu kompozitler yaygın olarak otomotiv, havacılık ve savunma sanayinde kullanılmaktadır.


Seramik Matris Kompozitler (CMC)

Seramik malzemeler çok sert ve kırılgandırlar. Ayrıca yüksek sıcaklık dayanımlarına ve göreceli düşük yoğunluk özelliklere sahiptirler. Seramik malzemeler ısıl şok direnci ve tokluğu düşük malzemelerdir.

Bunlar; Al2O3, SiC, Si3N4, B 4C, TiC, TiB, TiN ve AIN’dir.

Bu bileşikler değişik yapılarda olup amaca göre bir ya da bir kaçı beraber kullanılarak seramik matriks kompozitler elde edilir. Seramik matrikse ilave edilen karbon, seramik ve cam fiberler özellikle yüksek sıcaklık uygulamaları gibi özel şartlar için geliştirilmektedir.  Seramik malzemelerin seramik fiberler ile takviye edilmesi durumunda, mukavemet yükselmekte ve tokluklar da artmaktadır.


Polimer Matrisli Kompozitler (PMC)

Sürekli fiber takviyeli olarak yaygın olarak kullanılan polimer matriksler termoset ve termoplastikler olarak iki gruba ayrılır. Bu kompozitlerin sürekli fiberlerle takviye edilmiş polyester ve epoksi reçine matriksli olanları en önemlileridir.

Kullanılan takviye malzemelerinin başlıcaları ise, cam fiber, kevlar fiber, bor fiber ve karbon fiberlerdir. PMK’lerin başlıca kullanım alanları ise, korozyon direnci sebebiyle denizcilik uygulamaları, hafifliği sebebiyle otomotiv ve diğer taşımacılık endüstrileri ile spor malzemeleri, yanmazlık özelliği istenen otomotiv iç dekorasyonu gibi alanlar olarak gösterilebilir.

additives for polymers, polimerler için katkılar, metal matrisli kompozitler, nano kompozit
additives for polymers, polimerler için katkı malzemeleri, polimer matrisli kompozitler, polymer matrix composites
additives for polymers, polimerler için katkı malzemeleri, polimer matrisli kompozitler, polymer matrix composites
nanokompozit, nanocomposite, additives for polymers, polimerler için katkı malzemeleri

Nano Boyutun Kompozitlere Etkisi

Genellikle, nanomalzemeler yüksek çap/boy oranı sayesinde yüksek takviyeleme verimi sağlarlar. Nanokompozitlerin özellikleri, takviye fazın büyüklük oranı ve iki faz arasındaki karışıma derecesinden büyük ölçüde etkilenir.

Kullanılan takviye elemanının cinsine ve üretim yöntemine bağlı olarak kompozitin özelliklerinde önemli farklar elde edilebilir. Örneğin aşağıdaki şekilde, tabakalı nanokompozitlerin 3 ana yapısını göstermektedir. Polimer silikat tabakaları arasına giremezse, özellikler mikrokompozitlere benzer olarak kalır.

Intercalated yapılarda, polimer zincirler silikatlar arasına girer. Düzenli ve çok tabakalı bir yapı meydana gelir. Eğer silika tabakaları tamamen ve düzenli olarak dağılırsa, exfoliated yapısı elde edilir. Bu yapılar önemli ölçüde farklı özellikler gösterir.

Nano malzemelerin kompozitlere getirdiği üstünlükler;

  • Modülü arttırması
  • Güçlendirmesi
  • Isı direncini arttırması
  • Malzemeye gaz sızmasını engellemesi
  • Yanıcılığı azaltması olarak sıralanabilir.

Polimerlerde Kullanılan Nano Katkılar İle İlgili Yapılan Örnek Çalışmalar

1990’ların başında Toyota araştırmacıları naylon6-kil termoplastik nanokompozit teknolojisini temel alarak çalıştıklarını duyurdular.  Çalışmalarında, %4,2 kil takviyesi ile mekanik özelliklerde önemli artışlar görüldü. Elastisite modülü iki katına, mukavemet %50’den fazlasına çıkarıldı. Isıl çarpılma sıcaklığında artış görüldü. Boeing firmasına göre nanokompozitler, uzun menzil uçuşlarında ve taşıma kapasitesinde artışların sağlanmasında önemli rol oynacaktır. Koo ve Pilate yüksek sıcaklık uygulamarı için siyanat ester, epoksi ve fenolik naylonun kullanılmasını keşfettiler.

nanokompozit, nanocomposite, additives for polymers, polimerler için katkı malzemeleri

a

nanokompozit, nanocomposite, additives for polymers, polimerler için katkı malzemeleri

b

Nanokompozitlerin otomotiv uygulamaları

a) Basamak: İlk ticari uygualama
b) Impala: İkinci ticari uygulama