Karbon fiber-epoksi kompozitlerde grafen oksit ve halloysit nanotüp katkısının arayüzey performansına etkisinin fiber demeti testleri ile belirlenmesi

Abstract

Fiber takviyeli polimer kompozitlerin mekanik performansını iyileştirmek amacıyla nano boyutlu takviyeler son yılların önemli malzeme teknolojilerinden biri olarak kullanılmaktadır. Fiber takviyeli kompozitlerde fiber-matriks ara yüzey yapışmasının geliştirilmesi ile matriks tarafından yönetilen kalınlık doğrultusundaki mekanik özellikler iyileştirilebilir. Bu amaçla bu tez çalışmasında, hallosite nanotüp (HNT) ve grafen oksit (GO) nano takviyelerinin epoksi matrikse ilaveleri yapılmıştır. Nano parçacıkların epoksi reçine içerisinde dağılımını kolaylaştırmak için GO ve HNT yüzey uyumlaştırıcılar ile fonksiyonelleştirilmiştir. Reçineye ilave edilmeden önce GO ve HNT tozlarının moleküler bağ yapıları, faz analizleri ve morfolojik analizleri gerçekleştirilmiştir. FTIR sonucuna göre nano parçacıklar başarıyla modifiye edilmiştir. Modifiye edilmiş veya saf haldeki GO ve HNT tozları tek başına veya bunların karışımları olarak epoksi reçineye ilave edilmişlerdir. Hazırlanan epoksi nanokompozitleri ortasına karbon fiber demeti yerleştirilmiş silikon kalıplara dökülerek mekanik test numuneleri hazırlanmıştır. Nanoparçacık takviyesinin fiber-matriks ara yüzey mekanik performansa etkisinin belirlenmesi için enine fiber demeti testleri gerçekleştirilmiştir. Enine fiber çekme testi fiber-matriks ara yüzeyinin dayanımına ve ara yüzeyin dayanımını arttırmak için bu ara yüzeyde yapılacak değişik modifikasyonlara karşı çok hassas olduğu için özellikle tercih edilmiştir. Ardından kırılma yüzeyleri elektron mikroskopisi ile incelenerek nanoparçacık takviyesinin kırılma etkisi değerlendirilmiştir.

In order to improve the mechanical performance of fiber-reinforced polymer matrix composites, nano-sized reinforcements have been used as one of the important material technologies in recent years. Matrix governed mechanical properties at the thickness direction can be improved by improving fiber-matrix interfacial adhesion in fiber-reinforced composites,. For this purpose, in this thesis, hallosite nanotube (HNT) and graphene oxide (GO) nano reinforcements were added to the epoxy matrix. GO and HNT are functionalized to facilitate the dispersion of nanoparticles in the epoxy resin. Molecular bond structures, phase analyzes and morphological analyzes of GO and HNT powders were performed before they were added to the resin. According to the FTIR result, the nanoparticles were successfully modified. Modified or pure GO and HNT powders were added to the epoxy resin alone or as a mixture of them. Mechanical test specimens were prepared by pouring the prepared epoxy nanocomposites into silicon molds with a carbon fiber bundle in the middle. Fiber bundle tests were carried out to determine the effect of nanoparticle reinforcement on interlayer mechanical performance. The transverse fiber tensile test is especially preferred because it is very sensitive to the strength of the fiber/matrix interface and to different modifications to be made at this interface in order to increase the strength of the interface. Then, samples after failure were examined by electron microscopy to and the fracture effect of the nanoparticle reinforcement was evaluated.