Elyaf Takviyeli Polimer Kompozitler
Elyaf takviyeli polimer kompozitler ile otomotiv, havacılık-uzay, savunma, enerji, denizcilik ve biomedikal sektörlerinde kullanılan geleneksel ürünlere alternatif, mekanik ve yapısal özellikler açısından üstün özelliklere sahip yeni ürünler elde edilmiştir [1].
Elyaf takviyeli polimer kompozitler elyaf (takviye) ve polimer matris temel bileşenlerinden oluşur ve ürün tasarımında istenilen ürün özelliğinin elde edilebilmesi uygun elyaf-matris seçimi ile mümkündür.
Kompozit üretiminde elyaf, kompozitin yapısal sağlamlığını ve bütünlüğünü sağlayan ana bileşendir. Kompozitlerde farklı boyut ve şekillerde cam, karbon, aramid elyaf türleri kullanılmaktadır. Cam elyafı en çok tercih edilen elyaf olup maliyet avantajı sağlayan bir elyaftır, karbon elyafı daha yüksek mukavemet, sertlik vb. özelliklere sahiptir ve bu özelliklerin istendiği yüksek performanslı ürünlerin üretiminde tercih edilir [2]. Aramid elyafı hem hafiflik hem de yüksek sertlik ile yüksek mukavemet sağlamak için kullanılır.
Kompozitlerde bir diğer bileşen olan matris “yapıya rijitlik ve şekil kazandırır, yük transfer ortamı görevi görür, nihai ürünün fiziksel özelliklerinin belirlenmesine yardımcı olur ve onu olumsuz çevre koşullarından korur. Sürekli bir faz olarak matris aynı zamanda kompozitlerin enine özelliklerini, katmanlar arası mukavemetini ve yüksek sıcaklık mukavemetini de kontrol eder ”[2].
Polimerik kompozitlerin üretiminde matris olarak termoset ve termoplastik polimerler tercih edilmektedir. Kompozit üretiminde kullanılan termoplastik reçineler; polietereterketon, polieterimid, polipropilen vb. polimerlerdir. Termoset reçineler doymamış polyester, epoksi ve poliüretandır.
Termoset polimerler, termoplastik polimerlere göre iyi termal ve mekanik özellikler sergiledikleri ve daha az maliyetli oldukları için kompozit üretiminde daha fazla kullanılmaktadır. Matris olarak kullanılan termoset reçinelerin her biri bazı avantajlı ve dezavantajlı özelliklere sahiptir. Örneğin doymamış polyester reçineler fiyat avantajı, iyi mekanik özellikleri, neme, ışığa ve kimyasallara karşı direnci olan ancak asit-baz direnci düşük ve bazı üretim yöntemlerinde tekrarlanabilirliği yeterli olmayan bir reçinedir. Epoksi reçineler ise doymamış polyester reçinelere göre daha iyi mekanik ve termal özellik gösterir, birçok solvente/kimyasala karşı dirençlidir ancak üretim maliyeti yüksektir. Poliüretan reçineler, farklı reçinelerin avantajlarını bünyesinde barındırabilen yeni ve alternatif bir ürün olarak öne çıkmaktadır. Poliüretan reçineler, kürlenme esnasında zararlı kimyasallar içermemesi (stiren vb.), kürlenme süresinin çeşitlendirilebilir olması, reçine viskozitesinin düşük olması, yüksek mekanik ve kimyasal dayanıma sahip olması gibi özellikleri nedeniyle kullanım avantajı sağlar [3,4].
Tüm bu reçinelerin ve farklı polimerlerin kullanım avantajlarını bir araya getirebilen hibrit ürünlerin geliştirilmesi ile kompozit ürünlerde istenilen üstün özelliklerin elde edilerek kompozit sektörünün ilerlemesine katkı sağlanabilir.
Evoco Polimer, kompozit malzemelerin geliştirilmesine yönelik yenilikçi ürünler geliştirme çalışmalarına devam etmektedir.
Referanslar
[1] Rajak, D. K., Pagar, D. D., Menezes, P. L., & Linul, E. (2019). Fiber-reinforced polymer composites: Manufacturing, properties, and applications. Polymers, 11(10), 1667.
[2] Khan, L. A., & Mehmood, A. H. (2016). Cost-effective composites manufacturing processes for automotive applications. In Lightweight Composite Structures in Transport (pp. 93-119). Woodhead Publishing.
[3] Biron, M. (2013). Thermosets and composites: material selection, applications, manufacturing and cost analysis, 6-Composites, Pages 299-473, Elsevier.
[4] Bareis, D.W., Heberer, D.P., Connolly, M., & Polyurethanes, H. (2011). Advances in Urethane Composites: Resins With Tunable Reaction Times.
Yazarlar: Eser Bingöl Tarih: Ağustos 2022
