Havacılık ve uzay endüstrisine yönelik Silan Modifikasyonlu Nanokalsit (CaCO3) partiküller ile güçlendirilmiş yüksek performanslı Karbon Fiber/Epoksi Nanokompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, nano-CaCO3 partiküller, 3-glisidiloksipropil trimetoksisilan (3-GPTMS) ile modifiye edilmiştir. Ağırlıkça farklı oranlarda (%1.0, 3.0 ve 5.0) silan modifikasyonlu nano-CaCO3 içeren karbon fiber/epoksi kompozit plakaların (KF-EP-MC) üretimleri VARTM yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Silan modifikasyonlu nano-CaCO3 partiküllerin mekanik performansa etkilerini ortaya koymak amacıyla, numunelere çekme, üç-nokta eğme, çift-ankastre kiriş (DCB) ve son-çentik eğme testleri (ENF), kısa kiriş kayma, basma testleri ve Charpy-darbe deneyleri yapılmıştır. Silan yüzey modifikasyonlu nano-CaCO3 partikül ilavesinin (ağırlıkça %5) kontrol grubu kompozitlerin Mod-I, Mod-II kırılma tokluğu değerlerini %18.5 ve %26.8 oranında arttırdığı gösterilmiştir. Ağırlıkça %3 silan yüzey modifikasyonlu nano-CaCO3 ilavesi, kompozitin darbe mukavemetini %22 oranında arttırmıştır. Eğme özellikleri açısından optimum silanlanmış partikül oranı %5 olarak belirlenmiştir. %5 silan modifikasyonlu nano-CaCO3 ilavesi kontrol grubu KF/EP kompozitlerin eğme modül ve mukavemet değerlerinde sırasıyla %16.8 ve %13.6’lük artış sağlamıştır. Buna ek olarak, basma modül ve mukavemet değerlerini sırasıyla %62.3 ve %33.5 oranında önemli artış sağlamıştır. Bu kompozitlerin ILSS değeri, referans kompozitlere göre yaklaşık %20 daha yüksektir. Silan modifikasyonlu kalsit ilavesi kompozit sistemin dinamik modül ve tandelta değerlerini sırasıyla %15.3 ve %36.6 oranında arttırmıştır. Kalsit ilavesinin kompozitin camsı geçiş sıcaklığında önemli bir etkisinin olmadığı gözlemlenmiştir. Kullanılan nano-CaCO3 partiküller, kompozitteki matris hasar miktarını düşürmektedir.