Experimental and mathematical modeling studies on thermoplastic composites filled with organic and inorganic residues


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: NİLAY KÜÇÜKDOĞAN ÖZTÜRK

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mücahit Sütçü

Eş Danışman: Kutlay Sever

Özet:

Bu tez çalışmasında inorganik dolgu maddeleri (kırmızı çamur (Boksit cevheri atığı) ve kağıt hamur ve üretim çamuru endüstriyel atıkları veya bor bileşikleri) katkılanmış polimer kompozit üretimi yapılmıştır. Üretim işleminde dolgu oranları bir deneysel dizayn (D-optimal karışım ve tam bileşenli) sistematiği ile planlanmış ve üretimler termo-kinetik mikser ve çift vidalı ekstrüder ile gerçekleştirilmiştir. Kompozitlerin ve hammaddelerin karakterizasyonunda çeşitli test ve analiz cihazları kullanılmıştır. Kompozitlerin mekanik davranışlarının optimizasyonu amacıyla deneysel veriler ilk olarak regresyon analiziyle matematiksel olarak modellenmiştir. Daha sonra dört farklı (Genetik Algoritma, Diferansiyel Gelişim, Nelder-Mead, ve Benzetimli Tavlama) optimizasyon algoritması ile mekanik özelliklerin maksimizasyonu için optimum üretim parametreleri elde edilmiştir. Deneysel karakterizasyonun yanı sıra kırmızı çamur/polipropilen kompozitlerin termal iletkenlik davranışı teorik (Russell, Maxwell-Eucken, Bruggeman, Hamilton-Crosser ve Cheng-Vachon) ve empirik (Nielsen, Agari, Karışık-emprik ve perkolasyon) modeller kullanılarak ortaya konmuştur. Ayrıca, teorik modeller (Kissinger, Friedman, Flynn-Wall-Ozawa, Horowitz-Metzger, Achar ve Coats-Redfern) ile hem dolgu maddeleri hem de kompozitlerin termal degradasyon davranışları araştırılmıştır. Termal degradasyon davranışlarının araştırılması çalışmalarında Coast-Redfern metodu modifiye edilerek nihai çözüme ulaşılması sağlanmıştır. Daha sonra ise geleneksel Coast-Redfern metodu ile modifiye metod kıyaslanarak fark grafikleri ortaya konmuştur.