PA 6 kompozitlerinin termal, mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Poliamid 6 malzemesine ağırlıkça %30'a kadar kısa cam elyaf ve mika dolguları katılarak ekstrüzyon ve enjeksiyon makinelerinde üretilmiştir. Kısa cam elyaf ve mika dolgular, ağırlıkça %10'dan başlayıp %30'a kadar değişik kombinasyonlarda malzeme ile referans olarak katkısız poliamid 6 malzemesi üretildi. Cam elyaf ve mika dolgu ilavesinin poliamid 6 malzemeye aşınma deneyleri, mekanik, tribolojik ve termal etkisini araştırmak için Dinamik mekanik analiz, diferansiyel taramalı kalorimetre, Vicat yumuşama sıcaklığı, yük altında eğilme sıcaklığı ve aşınma testleri uygulandı. Bu testlerde katkısız poliamid ve kompozitlerinin ergime sıcaklığı, camsı geçiş sıcaklığı, Vicat ve HDT değerleri, kayıp modülü, kayıp modülü, tan deltası, sürtünme katsayısı ve aşınma oranları değerleri elde edildi. Sonuç olarak erime ve camsı geçiş sıcaklığının cam elyaf ve mika ile arttığını, Vicat yumuşama sıcaklığı değerleri mika dolgu oranı arttıkça azalırken cam elyaf katkı oranı arttıkça artmaktadır. Depolama modülü ve kayıp modülü katkısız poliamid malzeme ile kıyaslandığında cam elyaf ve mika dolgularıyla artmıştır. Aşınma testleri pim disk aşınma cihazında yapıldı. Malzemeler %30 cam elyaf, %30 mika ve %6 vaks katkılı disk malzemelerine 20N, 30N ve 40N yük ile 0,5m/sn kayma hızında 1500 metre kayma yolunda yapıldı. Tüm malzeme kombinasyonları için yük miktarı arttıkça sürtünme katsayısı arttığı görülmüştür. Malzemelerin farklı sürtünme katsayıları ve özgül aşınma oranları elde edildi ve aşınma yüzeyleri optik mikroskop ile incelenmiştir.

Polyamide 6 fillers with up to 30 wt% short glass fiber and mica, were prepared by extrusion and injection molding machine. Short glass fiber and mica fillers, with weight percentages varying between 10 and 30 wt% as single and as mixed, were added to Polyamide 6 thermoplastic matrix. In this study, dynamic mechanical analysis test, thermal properties such as differential scanning calorimeter test, vicat softening temperature, heat deflection temperature and tribological tests were used to examine the effect of short glass fiber and mica fillers addition on the mechanical behavior of polyamide 6 thermoplastic material. Storage modulus, loss modulus and tan deltha, melting temperature, glass transition temperature, vicat and HDT values, friction coefficient and wear rate values of unfilled polyamide and its composites were obtained. The results showed that the melting and glass transition temperature values increased with increment of glass fiber and mica. Vicat softening temperature values increased with the addition of glass fiber while Vicat softening temperature values decreased with the increase in mica filler. Storage modulus and loss modulus increased with the increment of glass fiber and mica filler while storage modulus and loss modulus decreased with the increase in glass fiber and mica filler. In addition, in this thesis, dry sliding wear characteristics of polyamide and its composites were investigated using a pin-on-disc wear test machine. Three different polymer composite disc materials are used for wear test. Discs are; 30%wt. glass fiber reinforced polyamide 6 composite, 30%wt. mica filled polyamide 6 composite and 6% wax filled polyamide 6 composite. Wear tests were carried out at the sliding speeds of 0.5 m/s and applied loads of 20N, 30N and 40N and under atmospheric conditions of temperature and humidity. Friction coefficient and specific wear rate values for different combinations of the materials were obtained and compared. For all material combinations, it was observed that, the coefficient of friction increases linearly with the increase in applied load values. Furthermore, their specific wear rate slightly increases with the increase in applied loads and sliding speed values. Moreover, wear surface investigations of all polymer composites used were done by using optical microscope.