Badem kabuğu takviyeli biyokompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Çevre bilincindeki artış, takviye malzemesi olarak doğal liflerin kullanıldığı biyokompozit malzeme üretme çalışmalarına hız kazandırmıştır. Doğal lifler düşük maliyet, toksik olmama, düşük yoğunluklu olma ve geri kazanılabilme özellikleriyle dikkat çekmektedir. Biyokompozit malzemelerde kullanılan doğal lifler yerel kaynaklardan yararlanmaya ve çevresel etkileri göz önünde bulundurarak malzemeler ve teknolojiler geliştirmeye olanak tanımaktadır. Bu tez çalışmasında, badem kabuğu ile takviyelendirilmiş green epoksi matrisli biyokompozit malzemelerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Bu amaç için öncelikle badem kabukları, uygun sıcaklık ve sürede kurutucu fırın içerisinde kurutulmuştur. Kurutulmuş olan badem kabukları, öğütücü vasıtasıyla 45 mikron’dan daha küçük boyutlara gelecek şekilde öğütülmüştür. Boyut tasnifini yapabilmek adına Elek Sarsma Cihazı ile elek analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca badem kabuklarına yüzey modifikasyonu işlemi uygulanmıştır. %5, 10, 15, 20 ve 25 oranlarındaki badem kabuğu partikülleri ile epoksi reçinesi karıştırılarak biyokompozit numuneler elde edilmiştir. Elde edilen biyokompozit numuneler yoğunluk, darbe, üç nokta eğme, çekme, sertlik ve aşınma testine tabi tutulmuştur, SEM ve FTIR analizleri yapılmıştır. Badem kabuğu oranının artmasıyla biyokompozit numunelerin tamamında (BK1 ve BK2) sertliğin ve yoğunluğun arttığı görülmüştür. Badem kabuğu takviyesinin biyokompozit malzemenin eğilme ve çekme dayanımını arttırdığı, darbe ve aşınma dayanımını ise azalttığı görülmüştür. MDI ile yüzey modifikasyonu yapılmış badem kabuğu içeren biyokompozit malzemede ise darbe dayanımının arttığı, diğer mekanik özelliklerin ise azaldığı gözlenmiştir.

The increase in environmental awareness has accelerated the efforts to produce biocomposite materials using natural fibers as reinforcement material. Natural fibers attract attention with their low cost, non-toxicity, low density and recyclability. Natural fibers used in biocomposite materials allow to benefit from local resources and to develop materials and technologies considering environmental impacts. In this thesis, the mechanical properties of green epoxy matrix biocomposite materials reinforced with almond shell were investigated. For this purpose, first of all, almond shells were dried in a drying oven at the appropriate temperature and time. The dried almond shells were ground to sizes smaller than 45 microns by means of a grinder. In order to be able to classify the size, sieve analysis was carried out with the Sieve Shaking Device. In addition, surface modification process was applied to almond shells. Biocomposite samples were obtained by mixing 5, 10, 15, 20 and 25% almond shell particles with epoxy resin. Obtained biocomposite samples were subjected to density, impact, three-point bending, tensile, hardness and abrasion tests, SEM and FTIR analyzes were made. It was observed that the hardness and density increased in all of the biocomposite samples (BK1 and BK2) with the increase of the almond shell ratio. It has been observed that almond shell reinforcement increases the flexural and tensile strength of the biocomposite material and decreases the impact and abrasion resistance. It was observed that the impact resistance increased and other mechanical properties decreased in the biocomposite material containing almond shell surface modified with MDI.