Karbon elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerin özelliklerine poss nanodolgusunun etkileri

Yüksek performanslı kompozitler; denizcilik, otomotiv, uzay-havacılık ve savunma sanayilerinde sıklıkla kullanılan bir malzeme grubudur. Gelişen teknolojiyle birlikte bu malzemelerin özelliklerinin iyileştirilmesi beklenmektedir. Son yıllarda yeni malzemelerin geliştirilmesinde nanokompozitler önemli katkılar sağlamaktadır. Nanokompozitler polimer sistemleri içerisine en az bir boyutu 100 nanometreden küçük olan parçacıkların dağılması ile oluşan heterofazlı kompozit yapılardır. Kullanılan nano boyutlu parçacıkların yüzey alanının çok büyük olmasından dolayı ilave edildiği polimerlerin mekanik ve ısıl dayanımlarını saf hallerine göre arttırma potansiyeli vardır. Polimer nanokompozit üretimi amacıyla kullanılan malzemelerden biri de üç boyutuda nanometrik ölçüde olan polihedral oligomerik silseskuokzan (POSS) dır. Polimer matris içerisine POSS molekülleri dağıtılarak nanokompozitler elde edilmektedir. Bu polimerik nanokompozitler; sürekli elyaflar ile takviyelendirilerek, özellikleri önemli ölçüde iyileştirilmiş yüksek performanslı elyaf takviyeli kompozitler oluşturulabilmektedir. Tez çalışmamızda; matris sistemi olarak POSS katkılı epoksi nanokompozit, takviye sistemi olarak iki eksenli (0o-90o) kıvrımsız karbon elyaf kumaş kullanılmıştır. Epoksi matris ile uyumlu olması amacıyla epoksi fonksiyonalitesine sahip POSS nanodolgusu tercih edilmiştir. POSS nanoparçacıklarının, karbon elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerin mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Burada amaç matris sistemi olan epoksi reçinenin dayanımını arttırmak ve elyaf-matris arası arayüzey iyileştirmesi sağlayarak kompozit yapının mekanik özelliklerini iyileştirmektir. Öncelikle %1, 2, 4 ve 8 oranlarında POSS/epoksi nanokompozitleri hazırlanıp, bunların mekanik ve ısıl analizleri sonucu optimum POSS yükleme oranı belirlenmiş. Ardından karbon elyaf takviyeli kompozit plakalar vakum torbalama yöntemi ile üretilmiştir. Kompozit malzemelerin mekanik karakterizasyonu; düzlem içi kayma, tabakalar arası kayma dayanımı ve üç nokta eğme testleri ile yapılmıştır. Sonuçlar; POSS nanodolgusuz numunelerin sonuçları ile karşılaştırılmış ve POSS varlığının kompozit özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Ayrıca kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Epoksi matris için %2 oranında POSS içeriğinin optimum yükleme oranı olduğu belirlenmiştir. Buna göre üretilen %2 POSS/epoksi matrisli karbon elyaf takviyeli tabakalı kompozit yapının mekanik karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Yapılan tüm mekanik testlerde POSS nanodolgusu içeriğine sahip kompozitlerin dayanım ve modül değerlerinde %3,78 ile %20,4 arası değişen oranlarda iyileşmeler tespit edilmiştir. Böylece karbon/epoksi tabakalı kompozit malzemenin mekanik özelliklerini iyileştirmek amacıyla kullanılan POSS nanodolgusunun elyaf-matris arayüzey dayanımını arttırdığı görülmüştür. Bu durum nanoyapıların varlığından dolayı arayüzeyde güçlü bağların oluşmasına dayandırılmış ve SEM mikrograflarıyla doğrulanmıştır.