Çörekotu posası ve kalsit dolgulu epoksi kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi - Ağcan, Arif Emre (My University, 2025)
Kompozit malzemeler, gelişmiş malzeme özellikleri elde etmek için ana bileşen olan matris ile fiber veya partikül takviyelerinden oluşmaktadır. Kompozit malzemelerin önemli bir sınıfı, polimer matrisli kompozitlerdir. Takviye malzemeleri sentetik olabilmektedir ancak sürdürülebilirlik adına doğal veya atık kaynaklardan elde edilen malzemeler de son zamanlarda takviye malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bu şekilde hazırlanan kompozitler daha düşük maliyetli olup çevreye verilen zararı azaltmaktadır. Kompozit üretiminde matris olarak kullanılan epoksi reçinelerin kaplama, yapı, elektronik ve yapıştırıcı gibi birçok sektörde kullanımı yaygındır. Polimer kompozitlerde mekanik özelliklerin geliştirilmesi amacıyla kalsit, dolgu malzemesi olarak tercih edilmektedir. Çörek otu posası ise çörek otu yağı üretiminden arta kalan bir atıktır. Bu çalışmada, maliyet ve çevreye duyarlılık açısından avantajlı hibrit kompozitler üretmek amacıyla çörek otu posası ve kalsit, epoksi reçine için dolgu malzemesi olarak kullanılmıştır. Kompozitlerin hazırlanması için öncelikle çörek otu posası öğütülerek toz haline getirilmiştir. Elde edilen toz, 200 µm delik aralığına sahip eleklerden geçirilmiştir. Epoksi reçine, kürleyici madde, kalsit ve çörek otu posası tozu bir kap içine alınarak karıştırılmıştır. Kalsit/ çörek otu posası tozlarının epoksi reçineye göre % ağırlıkça oranları 0/ 20, 5/ 15, 10/ 10, 15/ 5 ve 0/ 20 olarak belirlenmiştir. Hazırlanan karışımlar teflon kalıpta açık döküm yöntemiyle şekillendirilmiştir. Numunelerin performansını karakterize etmek için çekme, darbe, sertlik ve su absorplama testleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerin kırık yüzey görüntüleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Bunun yanı sıra dolgu ilavesi sayesinde epoksi reçinenin kazandığı renkler gözlemlenmiştir. Elastik modül ve darbe mukavemeti değeri, %15 kalsit ve %5 çörek otu posası dolgulu epoksi kompozitlerde, saf epoksiden daha üstün performans göstermiştir. Çekme mukavemeti değeri ise yalnızca %20 kalsit dolgulu epoksi kompozitlerde daha yüksek bulunmuştur. Numunelerin shore D sertlik değerleri incelendiğinde, çörek otu posasının sertlik değerini azaltıcı bir etki gösterdiği ve kalsitin artırıcı bir etki gösterdiği gözlemlenmiştir. Su absorplama testine göre ise her iki dolgu da su absorplama yüzdesini artırırken, çörek otu posası daha fazla artırıcı etkiye sahiptir. Numunelerin kazandığı renkler incelendiğinde çörek otu posası ve kalsit, epoksi reçineye kendi doğal renkleri olan siyah ve beyaz rengi kazandırmıştır. İki dolgunun birlikte kullanımı, kompozit içindeki oranlarına göre gri rengin farklı tonlarını göstermiştir.

Composite materials consist of the matrix, which is the main component, and fiber or particle reinforcements to achieve improved material properties. An important class of composite materials is polymer matrix composites. Reinforcement materials can be synthetic, but for sustainability, materials obtained from natural or waste sources have recently been used as reinforcement materials. Composites prepared in this way are less costly and reduce environmental damage. Epoxy resins, used as matrices in composite production, are widely utilized in various industries such as coatings, construction, electronics, and adhesives. Calcite is preferred as a filler material in polymer composites to enhance mechanical properties. Black cumin pulp, on the other hand, is a waste product from black cumin oil production. In this study, black cumin seed pulp and calcite were used as filler materials in epoxy resin to produce cost-effective and environmentally friendly hybrid composites. To prepare the composites, firstly the black cumin pulp was ground into powder. The obtained powder was passed through sieves with 200 µm hole spacing. Epoxy resin, curing agent, calcite and black cumin pulp powder were taken into a container and mixed. The weight percent ratios of calcite/ black cumin pulp powders to epoxy resin were determined as 0/ 20, 5/ 15, 10/ 10, 15/ 5 and 0/ 20. The prepared mixtures were shaped using the open casting method in a teflon mold. Tensile, impact, hardness and water absorption tests were performed to characterize the performance of the samples. The fractured surface images of the samples were examined using scanning electron microscope (SEM). In addition, the colors gained by the epoxy resin due to the filler addition were observed. The elastic modulus and impact strength values showed superior performance in epoxy composites filled with 15% calcite and 5% black cumin pulp than pure epoxy. The tensile strength value was found to be higher only in 20% calcite filled epoxy composites. When the shore D hardness values of the samples were examined, it was observed that black cumin pulp had a decreasing effect on the hardness value and calcite had an increasing effect. According to the water absorption test, while both fillers increase the water absorption percentage, black cumin pulp has a greater incresing effect. When the colors of the samples were examined, black cumin pulp and calcite gave the epoxy resin its natural colors of black and white. The use of two fillers together showed different shades of gray depending on their proportions in the composite.
Investigation of mechanical properties of black cumin pulp and calcite filled epoxy composites
Keywords: Bileşik malzemeler; Black cumin; calcite; composite material; Composite materials; Çörek otu; Çörek otu posası; epoksi reçine; epoxy resin; kalsit; kompozit malzeme; mechanical properties; mekanik özellikler Black cumin pulp; Polimerler; Polymers