İletken Katkı Maddelerinin PLA Esaslı Kompozitlere Etkisi

Abstract

The OS powder and Fe 3O4 mica-based conductive pigment developed for this thesis were added to the PLA matrix in four different concentrations for loading ratios of 1%, 10%, 20%, and 30% to determine the optimal concentration. Using the tensile, hardness, and impact tests, dynamic mechanical analyses test, linear four-probe method, melt flow index measurements, and scanning electron microscopy methodology, respectively, the mechanical, thermo-mechanical, electrical conductivity, melt-flow, and morphological properties of composites were reported. Tensile test results, tensile strength, and modulus characteristics of PLA decrease with additive integration, according to test results. However, PLA's elongation value decreased as OS and CP loadings increased. The composites' maximum tensile performance was attained as 20% of both CP and OS amounts were added. The unfilled PLA's Shore D value was increased by including OS and CP. At the same loading levels, carbon-based OS produced comparatively higher hardness values than CP, which comprised iron oxide and alumina silicate. In summary, composite samples exhibiting a 20% loading ratio of both OS and CP showed significantly improved mechanical and thermo-mechanical performances compared to other composites. Composite films with 1% additives can be used in electrostatic packing. Additionally, fabricated composites can be used to produce 3D-printed components for applications where appropriate mechanical resistance and electrical conductivity specifications are required.

Bu çalışmada, PLA matrisine %1, %10, %20 ve %30 yükleme oranları ile Oltu taşı tozu (OS) ve mika bazlı Fe3O4 iletken pigment (CP) eklenerek optimum konsantrasyonlar araştırıldı. Elde edilen kompozitlere çekme, sertlik ve darbe testleri, dinamik mekanik analiz testi, doğrusal dört nokta iletkenlik ölçümü, erime akış indeksi ölçümleri ve taramalı elektron mikroskobu kullanılarak sırasıyla mekanik, termomekanik, elektriksel iletkenlik, erime akışı ve morfolojik ölçümler yapılarak elde edilen kompozitlerin özellikleri tanımlanmaya çalışıldı. Kompozitlerin çekme testleri incelendiğinde , gerek PLA'nın çekme mukavemetinde ve modulüs değerlerinde gerek ise uzama miktarlarında OS ve CP artışı ile azaldıkları görüldü. Kompozitlerin maksimum çekme performansı OS ve CP miktarlarının %20 olduğu örneklerde elde edildi. Saf PLA'nın Shore D değerinin, OS ve CP eklemeleri ile arttığı gözlemlendi. Aynı yükleme seviyelerinde, karbon bazlı OS, demir oksit ve alümina silikat içeren CP'ye kıyasla nispeten daha yüksek sertlik değerlerine ulaştı. Özetle, hem OS hem de CP için %20'lik bir yükleme oranı sergileyen kompozit numuneler, diğer kompozitlerle karşılaştırıldığında kısmen daha iyi mekanik ve termomekanik özellikler gösterdikleri saptandı. Elektrostatik paketlemede %1 katkılı kompozit filmler kullanılabilir. Üretilen kompozitler, uygun mekanik ve elektriksel iletkenlik özelliklerinin gerekli olduğu uygulamalar için 3D baskılı bileşenler oluşturmak için dizayn edilebilir.