Effect of Nanoclay Addition on Impact Behavior on Hybrid Composite Structures

Öz

In this study, the impact behavior of three different concentrations (0%, 1% and 5%) of amine ve silane functionalized nanoclay added glass/aramid fiber reinforced epoxy hybrid composite plates were experimentally investigated. Impact tests were performed using CEAST Fractovis Plus impact instrument, which works on the principle of vertical dropped weight impact at room temperature. Force-deflection, absorbed energy-time, velocity-time and force-time curves were drawn and each curve was compared against each other. For all impact energies, it was found that 1% nanoclay added hybrid composites had better impact properties than 0% and 5% nanoclay added hybrid composites. As a result, it was seen that the damage zone increased with increasing impact energy both on the impacted surface and on the lower surface for pure and nanoclay added hybrid composites.

Anahtar Kelimeler

• Nanoclay
• impact energy
• hybrid composite
• low velocity impact
• damage

Proje Numarası

5056-YL1-17

Hibrit Kompozit Yapılarda Nanokil İlavesinin Darbe Davranışına Etkisi

Öz

Bu çalışmada, üç farklı konsantrasyonda (%0, %1, ve %5) amino ve silan ile fonksiyonellendirilmiş nanokil ilaveli cam/aramid elyaf takviyeli epoksi hibrit kompozit plakaların darbe davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Darbe testleri ağırlık düşürme prensibi ile çalışan CEAST Fractovis Plus darbe cihazı kullanılarak yapılmış olup testler oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Kuvvet-çökme, absorbe edilen enerji-zaman, hız-zaman ve kuvvet-zaman eğrileri çizilmiş ve her bir eğri kendi içerisinde karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak tüm darbe enerjileri için %1 nanokil takviyeli kompozit numunelerin, %0 ve %5 nanokil içeren kompozit numunelere nazaran darbe direncinin daha iyi olduğu görülmüştür. Ayrıca tüm nanokil oranları için hem darbe uygulanan üst yüzeyde hem de alt yüzeyde hasar bölgesinin artan darbe enerjisi ile arttığı gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Nanokil
• darbe enerjisi
• hibrit kompozit
• düşük hızlı darbe
• hasar

Destekleyen Kurum

Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi (SDÜ-BAP)

Proje Numarası

5056-YL1-17

Teşekkür

Bu çalışma Recep Şimşek’in Yüksek Lisans tez çalışmasının bir bölümüdür. Bu çalışma, Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi (SDÜ-BAP) 5056-YL1-17 no’lu proje kapsamında desteklenmiştir.

Kaynakça

1. Alomari A, Aldajah S, Hayek S, Moustafa K, Haik Y, 2013. Experimental investigation of the low speed impact characteristics of nanocomposites, Materials Design, 47, 836-841.
2. Bahari-Sambran F, Eslami-Farsani R, Chirani SA, 2018. The flexural and impact behavior of the laminated aluminum-epoxy/basalt fibers composites containing nanoclay: An experimental investigation, Journal of Sandwich Structures & Materials, 1-21.
3. Ferreira JAM, Reis P, Costa JDM, Richardson MOW, 2012. Fatigue behaviour of kevlar composites with nanoclay-filled epoxy resin. Journal of Composite Materials, 47 (15), 1885-1895.
4. Fidan S, Sınmazçelik T, Bora MÖ, Çoban O, 2010. Düşük hızlı darbe yüklemeleri sonucu kompozit malzemelerde ortaya çıkan hasar mekanizmaları, Mühendis ve Makine, 51 (611), 1-8.
5. Fidan S, Avcu E, Sınmazçelik T, 2011. Cam fiber takviyeli polyester kompozitte tekrarlı darbe yüklemeleriyle oluşan hasar mekanizmaları, I. Ulusal Ege Kompozit Malzemeler Sempozyumu, 17-19 Kasım 2011.
6. Kaştan A, Yalçın Y, Ünal H, Talaş Ş, 2015. PA 6/ YYPE / Nanokil kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15 (1), 9-20.
7. Kaştan A, Yalçın Y, Talaş Ş, 2016. Nano katkıların polimerlerin sürtünme katsayısına etkisi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 16, 231-243.
8. Kaştan A, Yalçın Y, Ünal H, Talaş Ş, 2017. Nanokil katkılı poliamid 6 / yüksek yoğunluklu polietilen kompozitlerin termal özelliklerinin incelenmesi, Gazi Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32:1, 89-99

9. Mahdi TH, Islam ME, Hosur MV, Jeelani S, 2017. Low-velocity impact performance of carbon fiber-reinforced plastics modified with carbon nanotube, nanoclay and hybrid nanoparticles. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 36(9), 696-713.
10. Naik NK, Meduri S, Sekher YC, 2000. Polymer matrix woven fabric composites subjected to low velocity impact: Part II-Effect of plate thickness, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 19 (13), 1031-1055.
11. Rahman AS, Mathur V, Asmatulu R, 2018. Effect of nanoclay and graphene inclusions on the low-velocity impact resistance of Kevlar-epoxy laminated composites, Composite Structures, 187, 481-488.
12. Rafiq A, Merah N, Boukhili R, Al-Qadhi M, 2017. Impact resistance of hybrid glass fiber reinforced epoxy/nanoclay, Polymer Testing, 57, 1-11.
13. Sayer M, 2009. Hibrit Kompozitlerin Darbe Davranışının İncelenmesi, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 134s, Denizli.
14. Singh K, Nanda T, Mehta R, 2017. Addition of nanoclay and compatibilized EPDM rubber for improved impact strength of epoxy glass fiber composites, Composites Part A., 103, 263-271.
15. Şimşek R, 2019. Cam-Kevlar Elyaf /Epoksi Hibrit Kompozitlerin Darbe Davranışları Üzerine Fonksiyonellendirilmiş Nanokil İlavesinin Etkisi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 76s, Isparta.
16. Usal MR, Taşlıdere M, Saraç MF, 2020. Titanyum Karbür (TiC) Takviyeli Epoksi ile Güçlendirilmiş Hibrit Kompozitlerin Çarpma Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8, 18-32.
17. Uyaner M, Kara M, Ataberk N, 2007. E Camı/epoksi tabakalı kompozitlerin düşük hızlı darbe davranışına numune boyutlarının etkisi, 8. Uluslararası Kırılma Konferansı Bildiriler, Kitabı, , 7-9 Kasım, İstanbul, 361-368.