Termoplastik malzemeler için elyaf uyumlaştırma sistemleri ve lif/matris ara yüzey performansının incelenmesi

Abstract

Karbon fiber kompozit malzemeler otomotivden havacılık sektörüne kadar geniş bir alanda kullanıma sahiptir. Yüksek mekanik, fiziksel ve kimyasal özellikleri sayesinde tercihler arasında yer alan karbon fiber, benzersiz kombinasyonuyla öne çıkar. Polar bir yüzeye sahip olmayan karbon fiberin ara yüzey bağlanma kuvveti düşüktür. Bu çalışmada ara yüzey performasının yükseltilmesi için oksidatif bir yöntem olan elektrokimyasal oksidasyon işlemi uygulanmıştır. Matris ve fiber arasındaki bağlanmayı artıran son adımda ise silan ajanları ile yüzeyde fonksiyonel gruplar oluşturulmuştur. FTIR testi ile karbon fiber üzerindeki yüzey işlemlerinin etkili olup olmadığı gözlemlenmiştir. Bu denemelerden elde edilen bulgular sayesinde bir karbon fiber için gerekli olan sizingdesizing aşamaları belirlenerek, sanayide uygulanabilir bir sistem geliştirildi. Termoplastik matris olarak kullanılan PP ile karbon fiber arasında oluşan ara yüzey uyumunun gözlemlenmesi için optik mikroskop ve SEM görüntüleri alındı. Ara yüzey performansının ölçümü için de Pull-out testi yapıldı.

Carbon fiber composite materials have a wide range of uses from the automotive to aviation industry. Carbon fiber, which is among the choices thanks to its high mechanical, physical and chemical properties, stands out with its unique combination. The interfacial bond strength of carbon fiber without a polar surface is low. In this study, the electrochemical oxidation process, which is an oxidative method, was applied to increase the interface performance. In the last step, which increases the bonding between the matrix and the fiber, functional groups are formed on the surface with silane agents. With the FTIR test, it was observed whether the surface treatments on the carbon fiber were effective or not. Thanks to the findings obtained from these trials, the sizing-desizing steps required for a carbon fiber were determined and an industrially applicable system was developed. Optical microscope and SEM images were taken to observe the interfacial compatibility between PP used as a thermoplastic matrix and carbon fiber. Pull-out test was also performed to measure the interface performance.