Electrospinning of super tough nylon 6,6 fibers and their use in layered composites
Süper tok naylon 6,6 fiberlerin elektroeğrilmesi ve katmanlı kompozitlerde kullanımı
- Tez No: 798786
- Danışmanlar: PROF. DR. BORA MAVİŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüksek dayanım/ağırlık oranı gerektiren uygulamalarda bariz avantajlarına rağmen, katmanlı kompozit yapılarda delaminasyon sorunları önemli bir dezavantaj olmaya devam etmektedir. Katmanları termoplastiklerin filmleri veya lifleri ile serpiştirmek, katmanlar arası tokluğu artırmak için geçerli stratejiler arasında yer almıştır. Bu amaçla çok çeşitli polimerler denenmesine rağmen, poliamidler (PA 6, PA 6,6 gibi) ve polikaprolakton (PCL) yüksek içsel tokluklarıyla öne çıkmaktadır. Polimer fiberlerini fiziksel olarak birleştirmek veya birinin fiberlerini diğerinin film matrisine gömmek de mümkündür. Daha yakın zamanlarda, çoklu sertleştirme mekanizmalarının sıralı aktivasyonu için polimerlerin fiber seviyesinde harmanlanması önerilmiştir. PA 6/PCL, PCL/kauçuk ve PA 6,6/kauçuk harmanları, elektro eğirme işleminden geçirilmiş ve peçe (yani tül) formunda serpiştirilmiş üç harmandı. Süper tok (ST) PA'lar, farklı PA'ların veya etilen propilen dien monomer (EPDM) kauçuğu gibi darbe iyileştiricilerle PA'nın ticari olarak temin edilebilen karışımlarıdır ve içsel tokluk değerleri, PA'lar ve PCL'ye kıyasla %50'ye kadar daha yüksek olabilir. Bu tür ST-PA'ların elektrospinlenmesi ve tül formlarının serpiştirilmesi çalışılmamıştır. Bu çalışmada ST-PA 6,6 (ST-Nylon 6,6 veya ST-N 6,6 olarak da adlandırılabilir) çeşitli çözücülerde çeşitli kütle oranlarında çözündürülmüş ve ardından taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizinden sonra elektroeğirmeye uygun karışım belirlenmiştir. Elektroeğirme süresi hariç tüm parametreler sabitlendi, üç farklı alan yoğunluğu (3.5 g/m2, 7 g/m2, 10 g/m2) spinlendi ve alttan ve üstten değiştirilmemiş katmanlarla döşenen bir epoksi emdirilmiş karbon fiber prepreg üzerine aktarıldı. Serim işlemleri tam sertifikalı bir tesisin temiz odasında çift taraflı torbalama-vakumlama işlemi ile standartlara uygun olarak tamamlanmış ve nihai istif endüstriyel ölçekte tam kontrollü otoklavda kürlenmiştir. Kürleme işleminin ardından AITM 1-0053 standardına uygun olarak çift konsol kiriş (DCB) testi yapılmıştır. 3.5 g/m2 peçe ile mod I tokluğu, GIC, modifiye edilmemiş kompozite göre başlangıçta %21, ilerlemede ise %15 arttırılmıştır. Arayüze serpiştirme 7 g/m2 olduğunda, GIC başlangıcı %50 arttı ve ilerlemedeki artış %18 ile düşük kaldı. Örtü yoğunluğunun 10 g/m2'ye çıkarılması, başlangıçtaki iyileştirmeleri %35'e ve ilerlemedeki iyileştirmeyi %10'a düşürdü. Sonuçlar, delaminasyona karşı iyileştirmeleri maksimize etmek için optimum bir alansal tül konsantrasyonu olduğunu göstermektedir. ST-PA 6,6 için ve hatta PCL ile olası karışımları için daha iyi bir solvent tasarlanabilirse, epoksi ve fiber yüzeyler arasında daha iyi bir yapışma için bu, hem başlatma hem de ilerlemede daha yüksek ara katman kırılma tokluğu iyileştirmelerine yol açabilir.
Özet (Çeviri)
Despite their obvious advantages in applications that require a high strength-to-weight ratio, delamination problems in layered composite structures continue to be a major drawback. Interleaving the layers with films or fibers of thermoplastics has been among the viable strategies to increase the interlaminar toughness. Although a wide variety of polymers have been assessed for this purpose, polyamides (such as PA 6, PA 6,6) and polycaprolactone (PCL) come forward with their high intrinsic toughness. It is also possible to combine fibers of polymers physically or embed fibers of one into the film matrix of the other. More recently, blending the polymers at the fiber level has been suggested for the sequential activation of multiple toughening mechanisms. PA 6/PCL, PCL/rubber, and PA 6,6 /rubber blends were the three blends that have been electrospun and were interleaved in the veil (i.e. tulle) form. Super tough (ST) PA's are commercially available blends of either different PA's or PA with impact modifiers like ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber and their intrinsic toughness values can be up to 50% higher compared to those of PA's and PCL. Electrospinning of such ST-PA's and the interleaving of their veils forms have not been studied. In this study, ST-PA 6,6 (can also be named as ST-Nylon 6,6 or ST-N 6,6) was dissolved in various solvents in various mass ratios and the mixture suitable for electrospinning was determined after consecutive scanning electron microscope (SEM) analysis. Fixing all parameters, but the electrospinning time three different areal densities (3.5 g/m2, 7 g/m2, 10 g/m2) was spun and transferred on an epoxy-impregnated carbon fiber prepreg which was laid up with unmodified layers from bottom and top. Lay-up processes were completed in accordance with standards by a double-sided bagging-vacuuming process in a cleanroom of a fully certified facility, and the final stack was cured in an industrial scale fully controlled autoclave. After the curing process, the double cantilever beam (DCB) test was carried out in accordance with the AITM 1-0053 standard. With 3.5 g/m2 veil, Mode I toughness, GIC, in the initiation increased by 21% and for the propagation it increased by 15% compared to the unmodified composite. When interleaving was 7 g/m2, GIC initiation increased by 50% and enhancement in the propagation remained low at 18%. Increasing the veil areal density to 10 g/m2, decreased the improvements in the initiation to 35% and the enhancement in the propagation decreased to 10%. Results indicate that there is an optimum areal veil concentration for maximizing the improvements against delamination. If a better solvent can be designed for ST-PA6 and even for its potential blends with PCL, for a better adhesion between epoxy and fiber surfaces, this may lead to higher interlayer fracture toughness improvements in both initiation and propagation.
Benzer Tezler
- Environmentally friendly components for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında çevre dostu bileşenlerin kullanımı
ELENA STOJANOVSKA
Doktora
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Elektrostatik lif çekimi ve elektrostatik püskürtme yöntemi ile özgün mimari ve morfolojilere sahip fonksiyonel nanolif geliştirilmesi
Development of functional nanofibers having novel architecture and morphologies via electrospinning and electrospraying methods
ÇAĞLAR SİVRİ
Doktora
Türkçe
2014
Polimer Bilim ve TeknolojisiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET DAYIK
- Düşük sıcaklıkta sol-gel yöntemiyle elde edilmiş çinko oksit (ZnO) kaplanmış tekstil malzemelerinin üretimi ve karakterizasyonu
Manufacturing and characterisation of textile materials coated with zinc oxide (ZnO) obtained by sol-gel technique at low temperature
ZEYNEP İŞLEK CİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiLif ve Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE BEDELOĞLU
- Protein esaslı yara örtüsü geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and caracterization of protein based wound dressing
MUSTAFA GEYSOĞLU
Doktora
Türkçe
2022
BiyomühendislikSüleyman Demirel ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA CENGİZ ÇALLIOĞLU
- Altın nanopartikül yüklenen ve/veya polidopamin ile kaplanan nanofibröz PCL kardiyak yamaların üretimi, karakterizasyonu ve iletkenliklerinin araştırılması
Fabrication, characterization, and investigation of electrical conductivities of gold nanoparticle-loaded and/or polydopamine-coated nanofibrous PCL cardiac patches
TAHA BUĞRA TAŞDELEN
Doktora
Türkçe
2026
BiyomühendislikTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN EĞRİ
DOÇ. DR. ÖZLEM EĞRİ