CAM ELYAF TAKVİYELİ EPOKSİ NANOKOMPOZİTLERİN (CTP) HIZLANDIRILMIŞ YAŞLANDIRMA KOŞULLARINDA DİNAMİK DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

Abstract

Lif takviyeli polimer kompozitler sahip oldukları yüksek dayanım ve diğer üstün mekanik ile hafif olma özelliklerinden dolayı klasik kompozitlere göre daha fazla tercih edilirler. Ancak bu malzemeler ultraviyole radyasyon (UV), donma-çözülme döngü ve/veya değişken hidrotermal koşullar gibi çevresel koşullara maruz kaldıklarında ömürleri azalır. Cam elyaf takviyeli polimer kompozitlere (CTP) dinamik davranışlarının iyileştirilmesi için nanomalzeme ilave edilir. Nanokil ve nanosilika bu maksatla kullanılan en yaygın nanomalzemelerdir. Bu çalışmada kompozit malzeme üretimindelifli takviye malzemesi olarak cam elyaf dokuma örgü kumaş ve matris polimer malzemesi olarak da polimer termoset epoksi reçine kullanılmıştır. Literatürde CTP’lerin dinamik davranış özelliklerini iyileştirme konusu üzerine çalışmalar mevcuttur. Ancak bu çalışmalar sınırlı sayıda olup, yeni araştırmalarla daha iyi dinamik davranış özelliklerine sahip CTP kompozit malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle nanokompozit malzemelerin dinamik davranışlarının incelenmesi oldukça önemlidir. Yapılan sınırlı sayıda çalışmalarda nanomalzeme katkılı CTP nanokompozitlerin (Nano CTP’ler) dinamik davranış özelliklerinde belirgin iyileşmeler olduğu görülmekle beraber, özellikle çevresel koşullara maruz kaldıklarında dinamik davranış özelliklerini ne ölçüde koruyabildiği ya da bu özelliklerinin nasıl ve ne oranda değiştiği ile ilgili çalışmalar yok denecek kadar azdır. Bu çalışmada katkısız, ağırlıkça %1, %3 ve %5 oranında nanokil ve %0.5, %1 ve %1.5 oranında nanosilika katkılı olmak üzere sırasıyla toplamda yedi farklı yapıda CTP kompozit/nanokompozit plaka malzeme Vakum Destekli Reçine İnfüzyon Tekniği ile üretilmiş ve bu plaka malzemelerden kesilen test numunelerinin dinamik davranışları deneysel, analitik ve sayısal olarak incelenmiştir. Ayrıca numuneler donma-çözülme döngüsü ile değişken hidrotermal hızlı yaşlandırma koşullarına ayrı ayrı maruz bırakılmış, ardından bu koşulların malzemenin dinamik davranış, mekanik, fiziksel ve termal özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Deneysel çalışma sonuçlarına göre %1 nanokil katkının ilk üç mod doğal frekans üzerinde, özellikle 1. ve 3.mod doğal frekanslar üzerinde belirgin bir etkisinin olduğu, doğal frekanslarda belirgin oranda bir artış sağladığı gözlenmiştir. Benzer şekilde %1 nanosilika katkınında ilk üç mod doğal frekans üzerinde, özellikle 3. mod doğal frekans üzerinde belirgin bir etkisinin olduğu, doğal frekanslarda keza yine belirgin oranda bir artış sağladığı görülmüştür. Donma-çözülme ile hidrotermal hızlı yaşlandırma koşullarının etkisi ayrı ayrı değerlendirildiğinde ise yapıya en fazla hasar veren koşulun hidrotermal yaşlandırma olduğu görülmüştür. Bu yaşlandırmaların malzeme ilk üç mod doğal frekansı, özellikle de 1.mod doğal frekansı esas alındığında, nanokil katkılı nanokompozit malzemeyi belirgin şekilde daha fazla etkilediği, doğal frekanslarının düşmesine sebep olduğu görülmüştür. Nanosilika katkılı kompozit malzemeyi ise daha az etkilediği, ancak bu malzemenin doğal frekanslarında da belirgin düşüşlere sebep olduğu görülmüştür. Bu yaşlandırmaların saf kompozit malzemeyi ise neredeyse etkilemediği, 1.mod doğal frekansı değiştirmediği, 2. ve 3. mod doğal frekansların ise belirgin oranlarda artışına sebep olduğu görülmüştür.