Korozif ortamın, grafen katkılı bazalt-cam hibrit/epoksi nanokompozit kolonların mekanik özelliklerine etkisinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada bazalt fiber takfiyeli polimer (BFRP) ve cam fiber takfiyeli polimer (CFRP) hibrit kompozitlerde grafen katkısının ve farklı tabaka dizilimlerin mekanik özelliklerine ve burkulma davranışlarına etkileri incelenmiştir. Saf epoksi ve %0,3 grafen nanoplatelet (GNP) katkısı ile (C)15, (B)15, (CBC)15 ve (BCB)15 kombinasyonlarda yapılan kompozitler el yatırması yöntemiyle ve vakkum torbası kullanılarak üretilmiştir. Çekme ve burkulma testleri ASTM standartlarına uygun olarak oda sıcaklığında (25±3 °C) yapılmıştır. Testler için Instron 3369 çekme –basma cihazı kullanılmış ve testler 2 mm/dak hızında gerçekleştirilmiştir. Çekme testleri sonuçlarından çekme mukavemetleri ve elastisite modülleri hesaplanmıştır. Burkulma teslerin sonuçlarından gerilme ve birim şekil değiştirme grafikleri elde edilerek kritik burkulma gerilimleri hesaplanmıştır. Ağırlıkça %6NaCl derişimli tuzlu su içerisinde 15 günlük periyotlarda toplamda 60 gün bekletilerek su abrosyonları ölçülmüş korozyon etkisi değerlendirilmiştir. Çekmede ve burkulmada testlerine tabi tutulan kompozitlerin hasar mekanizmaları, tuzlu suda yaşlandırılan kompozitlerde meydana gelen bozunma, tuzlu suyun matris ve fiberler üzerindeki tahrip edici etkileri, SEM görüntüleriyle değerlendirilmiştir. GNP katkısı bazalt fiber takfiyeli polimer (BFRP) ve cam fiber takfiyeli polimer (CFRP) hibrit kompozitlerde fiber-matris arayüz etkileşimini güçlendirerek, çekme mukavemeti, birim şekil değiştirme ve elastisite modülü değerlerinde artışlar sağlamıştır. Lineer burkulma davranışlarına bakıldığında GNP katkısının kritik burkulma yükünü artırdığı görülmüştür. Farklı dizilimlerin yönünden bakıldığında ise (B)15 kombinasyonun en iyi mekanik değerlere sahip olduğu görülmüştür. Tuzlu suda yaşlandırma etkilerinde ise GNP katkısının bariyer etkisi ile GNP katkılı kompozitlerin daha az su emilimi yaptığı gözlemlenmiştir. Farklı dizilimler açısından baktığımızda ise (CBC)15 kombinasyonunun diğer kombinasyonuna göre daha az su emilimi yaptığı bulunmuştur.

In this study, the effects of nano graphene doping and different layer arrays on the mechanical properties and buckling behavior of basalt fiber reinforced polymer (BFRP) and glass fiber reinforced polymer (CFRP) hybrid composites were investigated. Composites made in combinations of (C)15, (B)15, (CBC)15 and (BCB)15 with pure epoxy and 0.3% graphene nanoplatelet (GNP) additive were produced by hand lay-up method and using vacuum bag. Tensile and buckling tests were performed at room temperature (25±3 °C) in accordance with ASTM standards. Instron 3369 tension-compression device was used for the tests and the tests were carried out at a speed of 2 mm/min. Tensile strengths and modulus of elasticity were calculated from the results of tensile tests. Critical buckling stresses were calculated by obtaining stress and strain graphs from the results of the Buckling tests. Water absorption were measured and the corrosion effect was evaluated by keeping them in saltwater with 6 wt% NaCl concentration for 60 days in 15-day periods. Damage mechanisms of composites subjected to tensile and buckling tests, degradation of composites aged in salt water, destructive effects of saltwater on matrix and fibers were evaluated with SEM images. GNP additive increased the tensile strength, strain and modulus of elasticity values by strengthening the fiber-matrix interface interaction in basalt fiber reinforced polymer (BFRP) and glass fiber reinforced polymer (CFRP) hybrid composites. Considering the buckling behavior, it was observed that the GNP contribution increased the critical buckling load. When looking from the direction of the different sequences, it was seen that the (B)15 combination had the best mechanical values. On the other hand, in the aging effects in saltwater, it was observed that the barrier effect of the GNP additive and the GNP added composites absorb less water.