Sürekli elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin özeliklerinin nanoselüloz ile iyileştirilmesi

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 geniş olmasından dolayı ilave edildiği polimerlerin mekanik ve ısıl dayanımlarını geliştirmektedir. Polimer nanokompozit üretimi amaçlı kullanılan malzemelerden biride iki boyutuda nanometrik ölçüde olan yenilenebilir kaynaklardan kolaylıkla elde edilebilen nanokristalin selüloz yani nanoselüloz (NKS,NS) malzemesidir. Uygun yöntemler kullanılarak polimer içerisine NKS molekülleri dağıtılarak nanokompozitler elde edilmektedir. Bu nano modifiye polimer sistemleri sürekli elyaflar ile takviyelendirilerek, mekanik özellikleri önemli ölçüde iyileştirilmiş yüksek performanslı kompozitler oluşturulabilmektedir. Tez çalışmamızda, matris sistemi olarak NKS katkılı epoksi nanokompozit, takviye sistemi olarak iki eksenli (0o-90o) kıvrımsız karbon ve cam elyaf kumaşlar kullanılmıştır.NKS nanoparçacıklarının, karbon elyaf takviyeli epoksi matrisli kompoziti ve cam elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerinin mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Burada amaç matris sistemi olan epoksi reçinenin dayanımını arttırılmasıyla kompozit yapının mekanik özelliklerini iyileştirmektir. Öncelikle %1, 2, 4 ve 6 oranlarında NKS/epoksi nanokompozitleri hazırlanıp, bunların mekanik ve ısıl analizleri sonucu optimum NKS besleme oranı belirlenmiştir. Akabinde karbon elyaf ve cam elyaf takviyeli kompozit plakalar vakum torbalama yöntemi ile üretilmiştir. Hazırlanan kompozit malzemelerin mekanik karakterizasyonu; düzlem içi kayma, üç nokta eğme ve izod darbe dayanım testleri ile ölçülmüştür. Sonuçlar; NKS nanodolgusuz numunelerin sonuçları ile karşılaştırılmış ve NKS varlığının kompozit özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Ek olarak mekanik testler sonucu hasar gören kırılma yüzeylerinin SEM analizleri yapılıp elyaf-matris arayüzey özellikleri incelenmiştir. Epoksi matris için %4 oranında NKS içeriğinin optimum besleme oranı olduğu bulunmuştur. Buna göre üretilen %4 NKS/epoksi matrisli karbon elyaf takviyeli tabakalı ve cam elyaf takviyeli tabakalı kompozit yapının mekanik karakterizasyonları gerçekleştirilmştir. Yapılan tüm mekanik testlerde NKS nanodolgusu içeriğine sahip kompozitlerin dayanım, modül ve uzama değerlerinde %4,40 ile %27,18 arası değişen oranlarda iyileşmeler tespit edilmiştir.