CACO3, SİO2 ve grafen nano partikül katkısının tabakalı cam elyaf kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine etkisi

Abstract

Bu tez çalışmasında tabakalı kompozit plakalara nano boyutta katkı maddesi eklenmesi ile kompozit malzemelerde mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. İncelemelerin ışığında kompozit üretiminde katkı maddesi ilavesi ile malzemenin dayanımının nasıl değiştiği incelenmiş ve daha mukavemetli kompozit malzemelerin elde edilmesi sağlanmıştır. Kompozit malzemelerde iki farklı amaçla dolgu veya katkı malzemesi kullanılabileceği bilinmektedir. Bunlardan biri mekanik özellikleri iyileştirmek için kullanılan takviye edici nitelikte olan dolgu maddeleridir. Diğeri ise ticari alanda yaygın olarak kullanılan ve maliyet düşürücü nitelikte olan dolgu veya katkı maddeleridir. Bu çalışmada farklı özelliklere ve tanecik boyutlarına sahip katkı malzemeleri kullanılmıştır. Ağırlıkça farklı oranda grafen, silika ve kalsit nano partiküller reçine içerisine ilave edilerek tabakalı kompozit plakalar hazırlanmıştır. Nano partikül etkisinin incelenmesi için iki farklı oryantasyona sahip plakalar üretilmiştir. Plakalardan ASTM standardına uygun numuneler elde edilmiş ve tek eksenli mekanik çekme deneyleri yapılarak, katkı maddesinin kompozit malzemenin mukavemetine olan etkileri incelenmiştir. Tabakalı cam elyaf kompozit malzemelere nano partikül ilavesinin malzemenin dayanımında etkili bir rol oynadığı görülmüştür. İlave edilecek katkı oranlarında optimum noktaların olduğu belirlenmiştir. Özellikle optimum oranda grafen nano partikül kullanımı katkısız kompozit malzemelere göre kopma dayanımında %20 oranında artışa sebep olmuştur. Numunelerin su emme davranışları üzerine deneyler yapılmıştır. Tabakalı cam elyaf kompozit malzemelerin suya karşı mekanik davranışta önemli bir değişime uğramadığı gözlemlenmiştir.

In this thesis study, the change of mechanical properties in composite materials was investigated by adding nano size additive material to layered composite plates. In the light of the investigations, it was investigated how the strength of the material changes with the addition of the additive material in the composite production and the stronger composite materials are obtained. It is known that filler or additive material can be used in composite materials for two different purposes. One of them is filler which can be used as a reinforcing material to improve mechanical properties. The other is a filler or additive which can be widely used in the commercial field and which is in a cost-reducing nature. In this study, additive materials with different properties and particle sizes were used. Layered composite plates were prepared by adding graphene, silica and calcite nanoparticles to the resin in different proportions. Plates with two different orientations were produced for the examination of the nanoparticle effect. Samples prepared according to ASTM standards and uniaxial mechanical tensile tests were carried out to investigate the effects of additives on the strength of the composite material. Nanoparticle addition to layered glass fiber composite materials showed that nanoparticle addition played an effective role in the strength of the material. It has been determined that optimum point exists in the additive ratio. In particular, the optimum amount of graphene nanoparticles addition resulted in a 20% increase in fatigue strength compared to unadulterated composite materials. Experiments have been carried out on the water absorption behavior of the samples. It has been observed that stratified glass fiber composite materials did not show significant change in mechanical behavior against water.