Experimental investigation of mechanical and thermal properties of nano particle doped polyurethane adhesives

Yüksek Lisans TeziBu tez çalışmasında, poliüretan yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantıların mekanik ve termal özelliklerini geliştirmek amacıyla ağırlıkça farklı oranlarda (%0, % 0.05, % 0.10 ve % 0.15) grafen (GR) ve çok cidarlı karbon nanotüp (ÇCKNT) ilave edilerek nanokompozit poliüretan yapıştırıcılar üretilmiştir. Nanoparçacık türü ve katkı oranının etkisini incelemek amacıyla Al 2024-T3 ve 8 katmanlı karbon takviyeli kompozit levhalar kullanılarak tek taraflı bindirmeli bağlantılar (TTBB) üretilmiştir. Üretilen numunelerin mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla sabit çekme yükü altında ASTM D1002-10 standardına uygun olarak mekanik testler gerçekleştirilmiştir. Poliüretan yapıştırıcının güçlendirilmesinde kullanılan nanoparçacıkların dağılımı ve kırılma yüzeylerin morfolojisi SEM analizleri ile görüntülenmiştir. Yapıştırıcı numunelerin termal özelliklerini araştırmak için Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Diferansiyel Termal Analiz (DTA) testleri uygulanmıştır. DTA testi ile yapıştırıcı numunelerinin camsı geçiş sıcaklığı (Tg), erime sıcaklığı (Tm) ve erime entalpisi (Hm) elde edilmiş olup TGA testleriyle de üretilen numunelerin kütle kaybına bağlı olarak sıcaklık değişimleri elde edilmiştir. Poliüretan yapıştırıcıyla birleştirilmiş TTBB numunelerinin mekanik özellikler açısından en uygun bağlantı ağırlıkça %0.10 grafen ve %0.15 ÇCKNT içeren alüminyum-alüminyum TTBB'lerde görülmektedir. Çekme numunelerinde ise mekanik özellikler açısından en uygun yapıştırıcı ağırlıkça %0.05 grafen ve %0.10 ÇCKNT içeren numunelerde görülmektedir. Termal özellikler açısından değerlendirildiğinde ise üretilen numunelerden en yüksek kütle kaybı başlangıç sıcaklığı 333.88 °C ile ağırlıkça %0.05 grafen içeren numunede, en yüksek tamamen bozulma sıcaklığı 527.7 °C ile %0.10 ÇCKNT içeren numunede, en yüksek erime sıcaklığı (Tm) 300.36 °C ile %0.05 grafen içeren numunede ve en yüksek camsı geçiş sıcaklığı (Tg ) sıcaklığı 56.54°C ile %0.05 grafen içeren numunede elde edilmiştir.In this thesis, nanocomposite polyurethane adhesives were produced by adding different ratios (%0, % 0.05, % 0.1 and % 0.15) of graphene (GR) and Multi-Walled Carbon Nanotube (MWCNT) to improve the mechanical and thermal properties of the polyurethane adhesive bonded connections. In order to examine the effect of nanoparticle type and additive ratio, single lap joints (SLJ) were produced using Al 2024-T3 and 8-layer carbon-reinforced composite plates. While determining the mechanical properties of SLJ, mechanical tests were carried out in accordance with ASTM D1002-10 standard under stable tensile load. The distribution of the nanoparticles and the morphology of the failure surfaces were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) images. Thermogravimetric analysis (TGA) and Differential Thermal Analysis (DTA) tests were applied to investigate the thermal properties of the adhesive samples. The glass transition temperature (Tg), melting temperature (Tm) and melting enthalpy (Hm) of the adhesive samples produced by the DTA test were obtained and decomposition temperatures of the samples produced in the TGA tests were obtained with respect to mass loss. In terms of mechanical properties, the most appropriate connection of polyurethane adhesive bonded SLJ connections samples was seen in aluminium-aluminium SLJs containing percentage by weight %0.10 graphene and %0.15 MWCNT. As for adhesive samples, the most appropriate adhesive was seen in samples containing percentage by weight %0.05 graphene and %0.10 MWCNT. When evaluated in terms of thermal properties, the highest mass loss from the produced samples was observed in the sample containing the starting temperature of 333.88 ° C and 0.05% by weight of graphene, the sample with the highest total decomposition temperature of 527.7 ° C and %0.10 by weight of MWCNT, the sample with the highest melting temperature (Tm) of 300.36 ° C and %0.05 by weight of graphene and the highest glass transition temperature (Tg) temperature was obtained 56.54 ° C in the sample containing % 0.05 graphene