BİLDİRİ DETAY

Dilek ASİ, Halit GÜN, Osman ASİ
CAM ELYAF TAKVİYELİ POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELERDE KULLANILAN SERAMİK TOZ PARTİKÜLLERİNİN BOYUTUNUN VE GEOMETRİSİNİN MALZEMENİN POROZİTE ÖZELLİKLERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ
 
Giriş: Cam elyaf takviyeli kompozit malzemeler otomotiv, uçak, uzay endüstrisi, savunma, gıda, tekstil sanayi, spor malzemeleri gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kompozit malzemelerin kullanım alanlarına göre sahip olması istenilen fiziksel, kimyasal ve mekaniksel özellikleri vardır. Özellikle kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinin belli bir değerlerinin üstünde olması istenir. Üretilen kompozit malzemenin mekaniksel özellikleri ise kompozit malzemenin bileşenlerine, üretim yöntemine ve üretim esnasındaki işlemlere önemli oranda bağlıdır. Bu özellikler arasında kompozit malzemenin elyaf hacim oranı ve porozite miktarı üretilen kompozit malzemelerin özelliklerini önemli oranda etkilemektedir. Kompozit malzemelerin eğilme dayanımı, rijitlik, darbe dayanımı, kırılma tokluğu, aşınma dayanımı, ısıl genleşme katsayısının azaltılması ve elektriksel ve ısı iletkenlik özeliliklerinin iyileştirilmesi için kompozit malzemelerin üretimi esnasında reçinenin içine seramik toz partiküller karıştırılmaktadır. Literatürde kompozit malzemelerin özelliklerini inceleyen pek çok çalışmalar bulunmaktadır. Ancak, cam elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit malzemelerde kullanılan seramik tozlarının boyutunun ve geometrisinin üretimi yapılan kompozit malzemenin porozite miktarlarına etkisinin nasıl olduğu ile ilgili yeterli çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışma ile bahsedilen özelliklerin deneysel olarak incelenmesi hedeflenmiştir. Amaç: Bu araştırma ile cam elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit malzemelerde ilave parçacık olarak kullanılan seramik tozlarının karışım oranlarının, boyutunun ve geometrisinin üretimi yapılan malzemenin porozite özelliklerine etkisinin deneysel olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Kapsam: Yapılan bu araştırmanın kapsamı, cam elyaf takviyeli epoksi reçine matrisli kompozit malzemelerin üretimi esnasında reçine içine farklı boyutlara ve geometrilere sahip olan Al2O3 – % 40 wt. TiO2 seramik tozlarının üç farklı oranda ilave edilmesi ile kompozit malzemelerin üretimi ve elde edilen kompozit malzemelerde meydana gelen porozite miktarlarının deneysel olarak tespitidir. Sınırlıklar: Araştırma yüksek maliyet ve zaman gerektirdiğinden, kompozit malzemelerin üretimi esnasında ilave edilen seramik tozların karıştırılma oranları üç farklı oran ile sınırlandırılmıştır. Yöntem: Kompozit malzemelerin üretimi el yatırma yöntemi ile üretilmiştir. Cam elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit malzemelerin üretimi için, takviye olarak hazır olarak satılan (Woven) 270 gr/m2 ’lik dokuma kumaşlar, ilave parçacık olarak Al2O3 – % 40 wt. TiO2 seramik tozları kullanılmıştır. Matris malzemesi olarak ise epoksi reçine kullanılmıştır. Kullanılan reçine olarak EPİKOTE Resin 828 Bisphenol-A-(Epichlorhydrin), sertleştirici olarak Epikure Curing Agent 875 Tetrahydromethylphthalicanyhydride kullanılmıştır. Karışım oranı 100:80 dir. İlave parçacık olarak kullanılan Al2O3 – % 40 wt. TiO2 seramik tozların partikül büyüklükleri ve geometrileri sırasıyla; -25 + 5 µm Fused and Crushed, -45 + 20 µm Fused and Crushed ve -45 + 5 µm agglomerated şeklindedir. Al2O3 – % 40 wt. TiO2 seramik tozlar matris malzemesi olan epoksi reçinenin içerisine %0, %5, %10, %15 oranlarında ilave edilmiştir. Seramik tozlar reçinenin içine ilave edilerek mekanik karıştırıcı sayesinde homojen hale getirilmiştir. El yatırmasında hazırlanan cam elyaflı dokuma kumaş ve reçine karışımlarından hazırlanan malzemeler preste 15 MPa basınçta ve 120 C sıcaklıkta 3 saat boyunca preste bekletilmiştir. Üretimi yapılan kompozit plakaların ölçüleri yaklaşık olarak 50cm x 50cm x 2,5mm dir. Üretilen kompozit malzeme plakalardan uygun numuneler hazırlanarak TS 1177 EN ISO 1172 standardına göre numunelerin kalsinasyon deneyleri sonucunda yüzde ağırlık oranları bulunmuştur. Numunelerin yoğunlukları ASTM D 792 (Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement) standardına ve porozite değerlerinin tespiti ise ASTM D 2734-09 (Standard Test Methods for Void Content of Reinforced Plastics) standardına göre yapılmıştır. Bulgular: Üretilen kompozit malzemelerin yüzde ağırlıkça elyaf oranları % 68 ile 74 arasında olduğu, en yüksek elyaf ağırlık oranının seramik toz ilavesi yapılmayan numunelerde meydana geldiği tespit edilmiştir. Kompozit malzemelerin yoğunluklarının yaklaşık 1,9 (gr/cm³) olduğu, en düşük yoğunluk miktarının seramik toz ilavesi yapılmayan numunelerde meydana geldiği tespit edilmiştir. Seramik toz ilavesi arttıkça kompozit malzemelerin yoğunlukları da artmıştır. Kompozit malzemelerde en düşük porozite miktarının (%1.33) seramik toz ilavesi yapılmayan numunelerde meydana geldiği, en yüksek porozite miktarının (%3.95) % 15 (-45+5µm agglomerated) seramik toz ilaveli numunelerde meydana geldiği bulunmuştur. Ayrıca reçine matris içine ilave edilen seramik toz miktarı arttıkça malzemelerde meydana gelen porozite miktarının da yükseldiği tespit edilmiştir. Sonuç: Çalışma kapsamında elde edilen cam elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozit malzemelerin üretimi esnasında reçine matris içine ilave edilen seramik tozların karışım oranları, boyutları ve geometrileri üretilen kompozit malzemelerde meydana gelen porozite miktarlarını önemli oranda etkilediği tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Cam Elyafı, Epoksi Reçine, Partikül, Kompozit Malzeme, Porozite



 


Keywords: