Nanopartikül takviyeli E-cam lifi/epoksi kompozit malzeme üretimi ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada nanopartikül takviyesinin E-cam lifi/epoksi tabakalı kompozit malzemenin mekanik özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Epoksi içerisine ağırlıkça % 0.1, 0.3 ve 0.5 oranlarında çok duvarlı karbon nanotüp ve ağırlıkça % 1, 3 ve 5 oranlarında nanokil eklenmiştir. Ayrıca farklı çap ve uzunluğa sahip olan üç karbon nanotüp incelenmiştir. Katkısız ve nanopartikül katkılı kompozit malzemelerin imalatı el yatırma ve vakum torbalama tekniği kullanılarak yapılmıştır. Üretilen malzemeler su jeti ile kesilerek test numuneleri elde edilmiştir. Nanopartikül katkılı ve katkısız kompozit malzemenin takviye doğrultusunda çekme mukavemeti, elastisite modülü, Poisson oranı ve takviyeye dik doğrultuda çekme mukavemeti, elastisite modülü bulunmuştur. Ayrıca kayma mukavemeti, esneklik mukavemeti ve tabakalar arası kayma mukavemeti incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre nanopartikül takviyeli kompozit malzemelerin kayma mukavemeti, takviye doğrultusunda ve takviyeye dik doğrultuda çekme mukavemeti azalmıştır. Nanopartiküllü kompozitlerin takviye doğrultusunda elastisite modülü sadece bir oran için artmıştır (% 16.01). Poisson oranı (% 16.67) ve takviyeye dik doğrultuda elastisite modülü (% 33.25) ise artmıştır. Ayrıca karbon nanotüp içeren kompozit malzemelerin esneklik mukavemeti ve tabakalar arası kayma mukavemetinde sırasıyla % 34.75 ve 19.72 maksimum artış olmuştur. Hasarlı numunelerin kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobuyla incelenmiştir.

In this study, the effect of nanoparticle reinforcement on the mechanical properties of E-glass/epoxy laminated composite material was investigated. Multi-walled carbon nanotubes at ratios of 0.1, 0.3 and 0.5 wt% and nanoclay at ratios of 1, 3 and 5 wt% were added to the epoxy. In addition, three carbon nanotubes with different diameters and lengths were studied. The production of neat and nanoparticle added composite materials was done by hand lay-up and vacuum bagging technique. The produced materials were cut with water jet and the test samples were obtained. The tensile strength, the elasticity modulus and Poisson's ratio in the reinforcement direction and the tensile strength, the elasticity modulus in the direction perpendicular to the reinforcement of the neat and nanoparticle modified composite materials were found. In addition, the shear strength, the flexural strength and the interlaminar shear strength were investigated. According to the results obtained, the shear strength, the longitudinal and transverse tensile strength of the nanoparticle modified composite materials decreased. The elasticity modulus in the reinforcement direction of the nanoparticle modified composites was increased for only one ratio (16.01%). Poisson ratio (16.67%) and the elasticity modulus (33.25%) in the direction perpendicular to the reinforcement were increased. In addition, the flexural strength and the interlaminar shear strength of the composite materials containing carbon nanotubes were increased in 34.75% and 19.72%, respectively. The fracture surfaces of the damaged samples were examined by scanning electron microscopy.