Investigation of oxygen and chlorine effect on lifetime of glass fiber reinforced PPA (Polyphthalamide) composites under pressurized and hot water conditions
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2013
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu tez çalışmasında, temel olarak %40 cam fiber katkılı poliftalamid malzemesinden üretilmiş örneklerin yaşlanma sürecindeki davranış karakteristiği araştırılmıştır. Çeşitli cam fiber oranlarında poliftalamid (PPA), poliamid 66 (PA 66) ve polipropilen (PP) örneklerle de kıyaslama testleri yürütülmüştür. Hem standart örnekler, hem de kombide kullanılan gerçek parçalar üzerinde testler yürütülmüştür. Kombi merkezi ısıtma (CH) ve sıcak kullanım suyu (DHW) örnekleri ayrı ayrı incelenmiştir. Literatür yaşlanma hızı üzerine iki etkin bileşen olarak oksijen ve kloru vurguladığından (Solvay, 2002; Solvay, 2011; Gates, 2003; Martin, 2008; Lampman, 2003), bu moleküllerin etkileri irdelenmiştir. Malzemenin kristal yapısı ve bu yapının yaşlanma mekanizması üzerindeki etkileri, DSC (diferansiyel taramalı kalorimetre) cihazında izotermal olmayan koşullarda Ozawa modeli ile incelenmiştir. Model PPA GF40 örneklerin izotermal olmayan kristalizasyon davranışına başarılı bir şekilde uyum sağlamıştır. Farklı sıcaklıklarda hesaplanan Ozawa grafiklerinde, genellikle sıcaklık arttıkça Ozawa sabiti m'in arttığı, fakat Ozawa hız sabiti K(T)'nin azaldığı görülmüştür. Avrami yaklaşımı üzerinden hesaplanan büyüme hızları ve kristalizasyon yarı zamanları, hem CH, hem de DHW örnekleri özellikle 6061-saate dek sabit kalma veya azalma eğilimindedirler. Kristalizasyon süreci üzerinden Augis-Bennett ve Kissinger grafikleri ile örneklerin aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. Belirleme (korelasyon) katsayısı (R2), Augis-Bennett modelinin genel olarak uygulanabilir olmadığını göstermiştir. Bunun yanında, daha yüksek R2 değerleri sergileyen Kissenger modelinin uygulanabilir olduğu görülmüştür. DSC deneylerinden elde edilen Tm ve Tc değerleri, DHW örneklerin maruz kaldığı, oksijen çözünmüş agresif su ortamını doğrular şekilde, daha yüksek değişimler göstermektedir. Hidrolik parça (HP) örneklerin kristallik dereceleriyse (Xc), özellikle 20 °C/dak. soğutma hızıyla yapılan testler, değerlerin düşüşünü net olarak ortaya koymuştur. Hem CH, hem de DHW örneklerinde yapılan TGA analizlerinde çok farklı sonuçlar elde edilmemiştir. Termal kararlılık açısından, her iki uygulama şartlarında malzemenin benzer performans gösterdiği ve 0-saat örneklere kıyasla termal kararlılığını kaybetmediği açıktır. FTIR analizleri, hidrofilik amid bağlarının suda çözünmesine bağlı olarak, tüm örneklerdeki karbon bağlarına oranlı amid ve aromatik bağları, yaşlanma zamanıyla orantılı çok belirgin olmayan bir artış eğilimi göstermiştir. SEM görüntüleri, hem CH, hem de DHW örnekleri için 1700-saat örneklerinden itibaren çatlak oluşumlarını göstermektedir. Bu sebeple bazı bölgelerde, polimer matrisi-cam fiber arayüzeylerinin yeterince iyi olmadığı görülmektedir. Ancak arayüzey çoğunlukla iyi bir görüntü sergilemektedir. Bağıl viskozite değerleri incelendiğinde, 6061-saatlik DHW örneklerinin, CH örneklere kıyasla 1.5 kat daha fazla düştüğü görülmüştür. Bu sonuç da DHW örneklerinin maruz kaldığı daha saldırgan ortamla örtüşmektedir. Çeşitli oranlarda cam fiber içeren farklı polimer örneklerinde mekanik özelliklerin değişimleri incelenmiştir. Tüm sonuçlar, cam fiber katkılı PPA malzemesinin, alternatif olarak incelenen PA 66 ve PP malzemelerine kıyasla çok daha yüksek performans gösterdiğini kanıtlamıştır.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Polimerlerin yaşlanması, cam fiber katkılı kompozit malzeme, izotermal olmayan kristalizasyon kinetikleri, Ozawa, Avrami, Arrhenius, mekanik özellikler., Ageing of polymers, glass fiber reinforced composite material, nonisothermal crystallization kinetics, Ozawa, Avrami, Arrhenius, mechanical properties., Kimya Mühendisliği A.B.D.
