Performance of the nanosilica filled neat epoxy and carbon fiber filament wound composites
Nanosilika dolgulu epoksi ve karbon elyaf takviyeli filaman sargı ile üretilmiş kompozitlerin performansı
- Tez No: 605367
- Danışmanlar: PROF. DR. NECATİ ÖZKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Bu çalışmanın amacı epoksi reçine içerisinde ağırlıkça farklı oranlarda kullanılan nanosilikanın, karbon elyaf takviyeli kompozitlerin termal ve mekanik özelliklerinde oluşan etkisini araştırmaktır. Nanosilika geleneksel kompozitlerin matris dominant özelliklerinin iyileştirilmesi için, matris içerisinde kolayca dağılımı sağlanabilen nanokatkılardır. Tezin ilk bölümünde nanosilika dolgulu epoksi kompozitler, daldırma tipi ultrasonik ve elle karıştırma yöntemleri kullanılarak hazırlanmıştır. Filaman sarım prosesinde nanosilika dolgulu epoksi kompozitlerin, jelleşme süresi ve elyaf ıslatma davranışını anlaşılabilmesi için viskoziteleri belirlenmiştir. Kompozitler, farklı nanosilika ağırlık oranlarında hazırlanmış ve kürleşme sonrası mekanik, termal ve mikroskobik karakterizasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Çekme mukavemetindeki ağırlıkça %0,5 nanosilikanın kullanıldığı nanokompozitlerde %13,5 ile en yüksek artış elde edilmiş, çekme modülünde ise katkısız reçinelere göre bir değişim gözlemlenmemiştir. Tezin ikinci bölümünde, epoksi reçine içerisinde farklı ağırlıkça oranlarda nanosilika dolgusunun karbon elyafı ile güçlendirilmiş epoksi kompozitlerdeki mekanik ve termal özelliklere olan etkileri incelenmiştir. Elyaf takviyeli test kuponları, filaman sarım tekniğiyle kompozit haline getirilmiş ve düz plakadan kesilerek üretilmiştir. Karbon elyaf takviyeli nanokompozitlerin camsı geçiş sıcaklığı, Dinamik Mekanik Analiz Cihazı (DMA) ile ölçülmüştür. Nanosilika partikül dolgusu ile hazırlanan numunelerin cam geçiş sıcaklığı değerinde kayda değer bir değişim elde edilmemiştir. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizi karbon elyaf takviyeli kompozitlerin hasar mekanizmalarını incelemek ve katkısız referans kuponlar ile karşılaştırmak için gerçekleştirilmiştir. Karbon elyaf takviyeli kompozitlerin mod I katlararası kırılma tokluğu enerjisi (GIC) değerinde ağırlıkça %2 nanosilika partikül dolgusu ile yaklaşık %104; mod II katlar arası kırılma tokluğu enerjisi (GIIC) değerinde ise ağırlıkça %0,5 nanosilika dolgusu ile yaklaşık %21 artış sağlanmıştır. Çekme dayanımı değerlerinde ağırlıkça %0,5 nanosilika dolgusu ile %13,5 olarak artış elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The main aim of this thesis was to investigate influences of nanosilica particle addition to epoxy resin matrices (systems) on the thermal and mechanical properties of carbon fiber reinforced epoxy-nanosilica composites. Nanosilica particles were used for increasing the matrix dependant mechanical properties of conventional composite materials with easy dispersion processes in matrix. In the first part of the thesis, nanosilica filled epoxy composites were prepared using both a probe type ultrasonic processor and manuel mixing. Viscosities of the nanosilica filled epoxy resins were determined to understand the gelling time and wetting behaviour of those resins and to select the processing parameters for the filament winding process. The nanosilica filled epoxy composites with different weight ratios of nanosilicas were prepared, and then the mechanical, thermal, and morphological characterizations of the cured specimens were carried out. The best result in terms of tensile strength for those composites was obtained when 0.5 wt% nanosilica was added. The addition of nanosilica did not influence the elastic modulus of those composites considerably. In the second part of the thesis, the aim was to investigate the effects of nanosilica on the properties of carbon fiber reinforced epoxy composites. Test coupons for mechanical tests were prepared from the flat plates manufactured using a filament winding process. The glass transition temperatures of the nanosilica filled carbon fiber reinforced epoxy composites were measured using a Dynamic Mechanical Analyser (DMA). The addition of silica particles did not change the glass transition temperatures of the composites. The Scanning Electron Microscope (SEM) analyses were performed to understand damage mechanisms of the nanosilica filled carbon fiber reinforced epoxy composites. Mode I interlaminar fracture toughness energy, GIC, of the nanosilica filled carbon fiber reinforced epoxy composite containing 2.0 wt% nanosilica was increased 104% compared to the control sample (i.e. no nanosilica added sample). Mode II interlaminar fracture toughness energy, GIIC, of the carbon fiber reinforced containing 0.5 wt% nanosilica was increased about 21% compared to the control sample. The tensile strength of the carbon reinforced composites were increased 13.5% increase with addition of 0.5 wt% nanosilica in epoxy.
Benzer Tezler
- Factors influencing the properties of sclc and structural steel tube columns infilled with sclc
Kendiliğinden yerleşen hafif betonun ve bu beton dolgulu yapısal çelik tüp kolonların özelliklerine etki eden faktörler
ODAY ALI AZEZ ALTAYAWI
Doktora
İngilizce
2017
İnşaat MühendisliğiGaziantep Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA METE GÜNEYİSİ
- Nano silika ve mikro silika katkılı harçlarda durabilite ve mekanik özellikler
Durability and mechanical properties of mortar mixtures refined with micro and nano-silica
MERVE BAŞARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN NURİ ATAHAN
- Yüksek performanslı çimento harç özelliklerine nano - silis ve farklı puzolan malzeme katkısının etkileri
The influence of nano-silica and the different pozzolan material additive on properties of high performance cement mortar
AHMET MÜCAHİT BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiAfyon Kocatepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN GÖRHAN
- Nanosilika'nın bitüm ve bitümlü sıcak karışımların özelliklerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect nanosiLica on properties of bitumen and hot mix bituminous
EDA TÜZÜN ÖZPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİnönü Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TACETTİN GEÇKİL
- Nanosilika katkılı geleneksel betonların mekanik ve elastik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and elastic properties of traditional concrete nanosilica
ESEN ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN NURİ ATAHAN