Kompozit bir malzemede kullanılan reçine sistemi bazı temel
özellikle taşımalıdır: Mekanik özellikleri, yapışma özellikleri, dayanıklılığı
(toughness) iyi olmalı, çevresel etkilere karşı yeterli dirence sahip
bulunmalıdır.
Şekil-6(a)’da ideal bir reçine sisteminin gerilme/gevşeme
eğrisi verilmiştir. Eğriye göre sistem yüksek ultimat gerilme kuvveti (UGK),
yüksek stiffness, ve yüksek gevşeme özelliklerine sahiptir. Bu verilerin anlamı
reçinenin sert olduğu, fakat aynı zamanda kırılgan olmadığıdır. Reçine ve
takviye fiber arasında kuvvetli bir yapışma sağlanmalıdır; böylece malzemeye
etkiyen yükün verimli bir şekilde transferi sağlanır.
Şekil-6(b)’de E-cam, S-cam aramid ve karbon (HS: yüksek
kuvvetli) fiberinin gerilme-gevşeme eğrileri görülmektedir. Eğrilerden,
örneğin, S-cam fiber için kopmadaki uzama %5.3 gibi bir değerdir; bu malzemeyle
üretilen kompozitin maksimum gerilme özelliklerine sahip olabilmesi için reçinenin
kopmadaki uzamasının da en az bu değerde olması gerekir.
Şekil-6: (a) ideal bir reçine sisteminin,
(b) dört farklı fiberin ve epoksi reçinenin gerilme-gevşeme eğrileri
Polimerik matrisler, fiber preformlarda
kolaylıkla infiltre edilebildiğinden kompozit üretiminde en çok kullanılan
matrislerdir; başlıca termoset matrisler, elastomer matrisler ve termoplastik
matrisler olarak üç grupta toplanabilir. (Ayrıca, canlı organizmalar tarafından bozunabilen, biyobozunabilir polimer matris kompozitlerin
–biyokompozitler- üretiminde kullanılan çeşitli biyopolimerler –biodegradable-
matrisler de vardır.)
Polimer
matrisler üç grup altında toplanabilir: Termoplastik, termoset ve
elastomer polimer matrisler. Şekil-7’de görüldüğü gibi her grupta çeşitli
polimerler yer alır.
Şekil-7:
Polimer matrisler
a. Termoset Matrisler
Termoset
plastikler kürlenmiş veya çapraz bağlı bileşikler olduğundan uzun ömürlü ve
ısıya dayanıklıdırlar. Bu gruptaki malzemelerin yeniden işlenmesi veya
şekillendirilmesi mümkün değildir. Isıtıldığında (katalizörlü ortamda)
katılaşır ve tekrar ergitilemezler; moleküller kimyasal ve faz değişimine
uğrar, polimer zincirleri arasında üç-boyutlu çapraz bağlar (ağ yapı) oluşur. Üç-boyutlu
ağ yapılar ısıtıldıklarında basınç uygulandığında bile akmazlar ve soğutma ve
ısıtmayla polimer eski haline dönemez.
Termosetlerin
viskoziteleri düşüktür, fiber preformlar içine kolaylıkla infiltre
edilebilirler. Stiffness ve kuvvetleri yüksektir, kimyasal etkilere
dayanıklıdırlar; PMC’ler için standart matris malzemelerdir. Önemli
sınırlamaları kırılganlıkları ve yüksek sıcaklıktaki davranışlarıdır.
Epoksi Reçineler:
Epoksiler fevkalade matris malzemesidir; üretimleri kolaydır, büzülme (şirink)
zayıftır, yapışma özellikleri çok iyidir, aleve dayanıklı ve kimyasal maddelere
dirençlidir, mekanik özellikleri (toughness dahil) iyidir, sıcak
kalıplanabilir, 50-150 0C’de kürlenebilir, kürlemede yan ürün
çıkmaz.
Epoksi
reçine (EP), epoksi grupları içeren reçinelerdir; epoksi veya epoksi grubu,
genellikle glisidil eter, glisidil amin veya alifatik bir halka sisteminin bir
parçası olarak bulunur.
Epoksiler,
genellikle bir aminle katılma reaksiyonu mekanizmasıyla kürlenir. Zincir
sonlarındaki iki epoksi ucun amin uçlara bağlanmasıyla kompleks bir 3D zincir
ağ yapı meydana gelir. Kürlemede epoksi/amin oranının optimizasyonu önemlidir.
Epoksi
moleküllerde ester gruplarının bulunmayışı nedeniyle malzeme kimyasal maddelere
karşı çok iyi direnç gösterir.
Moleküldeki
iki aromatik halkalı grup, doğrusal gruplara kıyasla mekanik ve termal
gerilimleri daha iyi absorblandığından, epoksi reçinelerin stiffness, ısıya
direnç ve elektrik izolasyon özellikleri çok iyidir. Mekanik özellikleri ve
çevreye dirençlerinin diğer pek çok termoset malzemeden üstün olması uygulamada
(havacılık gibi) epoksilerin önemini artırır.
Epoksi
reçinelerin viskozitesi düşüktür, kürleme maddesine bağlı olarak 50-150 0C’ler
arasında kolaylıkla ve çabukça kürlenir. En önemli avantajlarından biri
büzülmenin (şirink) düşük olmasıdır.
Epoksi
reçineler kırılgandır, dayanıklılığını artırmak için bazen termoplastik
partiküllerle karıştırılır. Ayrıca mekanik özellikleri sıcak-ıslak koşullarda
önemli derecede düşer.
Poliester (Doymamış) Reçineler:
Doymamış poliesterler iyi işlenebilir olmaları ve çevresel koşullara
dirençleri nedeniyle çok kullanılan matrislerdir. Özellikle çok üstün
özellikler gerektirmeyen denizcilik endüstrisinde yararlanılan kompozitlerin
üretiminde kullanılır.
Poliester
reçinelerin çoğu viskoz stiren-poliester çözeltisi halindedir. Stiren ilavesi
(~%50 kadar) poliesterin viskozitesini düşürür ve poliester moleküler
zincirlerin çapraz bağlar oluşturarak kürlenmesini sağlar; reaksiyonda yan ürün
çıkmaz. Ürün, basınç uygulanmadan kalıplanabilir.
Poliester
reçineler polimerizasyon reaksiyonları devam ettiğinden depolama süresi
sınırlıdır. Kullanım süresini uzatmak için üretim sırasında inhibitör ilave
edilir. Kürleme işlemi, kimyasal reaksiyonlara girmeyen bir katalizörle
hızlandırılır.
Vinilester
Reçineler: Poliester
reçinelere benzer polimerlerdir, fakat zincir sonlarında aktif gruplar vardır
ve moleküldeki ester grupları daha azdır.
Ester
grupları suya karşı hassastır hidrolizlenerek parçalanırlar. Vinilesterler,
poliester reçinelere kıyasla suya ve kimyasal maddelere karşı da dirençlidir.
Zincir sonlarında bulunan reaktif uçlar daha uzun zincirler oluşmasını sağlar,
dolayısıyla deformasyon sırasında daha fazla enerji absorblama
kapasitesindedir. Vinilester reçineler petrokimya endüstrisinde çok kullanılır.
Poliüretanlar
(PUR):
Poliüretanlar poliyoller ve izosiyanatların katalizörlü ve bir aktifleyici
bileşiğin eşliğinde polimerizasyonuyla elde edilir. Poliüretanlar kauçuk gibi
elastik, metaller gibi dayanıklı ve uzun ömürlü plastiklerdir. Poliüretanların
çoğu çapraz bağlıdır ve ısıtıldıklarında termoset plastikler elde edilir.
Çapraz bağlı olmayan bazı poliüretan polimerler de vardır; bunlar doğrusal
moleküler düzendedirler, termoplastiklerdir.
Poliüretanlar
termoset ve termoplastik özellikte olabilen, ana polimer zincirde üretan
bağlantı birimleri içeren polimerlerdir. Poliüretanlar amber (kehribar)
renklidir, kolaylıkla gerdirilebilir; bu özelliği elastomerlere benzer.
Çizilmeye yırtılmaya ve darbeye dayanıklıdır, sıkıdır, fakat çok iyi darbe absorblama
özelliklerine sahiptir. Organik solventler, asitler ve yağlara dayanıklıdır.
Fenolikler;
Fenol-Formaldehit (PF):
Fenolikler bazik ortamda fenol ve formaldehitin polimerizasyonuyla elde
edilen ve ilk ticari üretimi yapılan termoset plastiklerdir. Kalıplama
prosesinde ısıtıldıklarında çapraz bağlar oluşur (kürleme işlemi). Fenolik
reçineler sert, esnemeyen, kırılgan ve ısıya dayanıklı polimerlerdir.
Bazı
özelliklerinin geliştirilmesi için genellikle dolgu maddeleri ilave edilir.
İzolasyon özellikleri çok iyidir ve yüksek sıcaklıklara dayanıklıdır. Kimyasal
maddelere ve zayıf asitlere dayanıklıdır, nem absorbsiyonu çok düşüktür.
Fenolik reçine emdirilmiş kâğıt veya dokumaların laminasyonuyla çok çeşitli
ürün elde edilir.
Amino
Reçineler:
Amino reçineleri içinde yer alan üre-formaldehit (UF) ve
melamin-formaldehit (MF) çapraz bağlı, berrak ve sert termoset plastiklerdir.
Amino
plastikler serttir, çizilmeye ve renk değişimine dirençlidir; kalıplanabilir,
ısıya dayanıklıdır, kuvvetli darbelerde kırılmaz; benzin, temizleyici kimyasal
sıvılar ve yağlara dirençlidir; çıplak alevle temasta bile yanmaz.
Üre-formaldehit
reçineleri katalizörlü (veya bir sertleştirici) ortamda oda sıcaklığında
kürlenerek istenilen kaplama malzemesine dönüştürülebilir. Melamin-formaldehit
disiyanamidin formaldehitle reaksiyona sokulmasıyla elde edilir. Bu
bileşiklerin hemen hepsi fevkalade elektriksel özelliklere sahiptir; kürleme,
sertlik, kimyasal maddelere direnç ve dayanıklılık bakımından üre-formaldehit
reçinelerinden daha üstündür. Bu özellikleri otomotiv endüstrisinde olduğu
kadar çeşitli ekipmanlarında da tercih edilen bir reçine olmasını sağlar.
Bismaleimidler
(BMI):
Maleimid bazlı poliimidler daha çok uçak komponentleri yapımında kullanılan
yüksek sıcaklık ve yüksek performans yapısal kompozitlerin üretildiği matris malzemeleridir;
230 0C ıslak ve 250 0C kuru sıcaklıklara dayanıklıdır.
Maleik anhidrit ve bir aromatik diaminden elde edilen bismaleamik asit
siklodehidrasyonla bismaleimid reçineye dönüştürülür. Maleimiddeki çift bağ çok
reaktiftir, zincir uzama reaksiyonlarına açıktır.
Poliimidler
(PI):
Poliimid, bir dianhidrid ve tetraminin reaksiyonuyla elde edilir. Kapton
poliimid termoset bir poliimid filmdir; çok hafiftir, izolasyon özellikleri ve
termal stabilitesi çok iyidir, kullanım sıcaklık aralığı oldukça geniştir.(250 0C
ıslak-300 0C kuru). Askeri ve sivil amaçlı uçaklarda elektrik
kablolarında çok kullanılır. Ancak mekanik aşınmaya karşı zayıftır.
Poliimidlerin İşlenmeleri zordur ve pahalıdır; yüksek sıcaklıklar ve yüksek
basınçlarda otoklavda veya sıkıştırmalı kalıplarda şekillendirilir. Halojenli
solventlerden etkilenirler.
Poliimidler
kürlenirken su oluştuğundan (kondensasyon reaksiyonu) işlenmesi zor polimerlerdir,
ayrıca kürlenmiş ürün oldukça kırılgandır.
b. Elastomer Matrisler
Elastomer
(sentetik kauçuklar) matrisler genellikle termoset özellikte polimerlerdir.
Elastomerikler kürleme sırasında uzun polimerik zincirler arasında çapraz
bağlar meydana gelir. En önemli özellikleri esnek ve elastik olmalarıdır; oda
sıcaklığında gerdirildiğinde (düşük gerilim) uzunluğunun en az iki katı kadar
uzarlar ve gerilimin kaldırılmasıyla hemen eski boyutuna dönerler.
Poliizopren
(PI):
Poliizopren sentetik kauçuktur, izopren kauçuğu da denir; özellikleri doğal
kauçuğa çok yakındır. Doğal kauçuk yerine veya doğal kauçukla karıştırılarak
kullanılır.
Polibütadien
Kauçuğu (PB):
PB, bütadien kauçuğu (BR) da denilen, sentetik ve genel amaçlı bir
elastomerdir, özellikleri doğal kauçuğa çok yakındır. Polibütadien kauçuğu,
bütadien monomerden üretilen bir homopolimerdir. BR diğer bazı kauçuklarla
karıştırılarak (SBR, doğal kauçuk ve sentetik poliizopren gibi) araç lastiği
üretiminde kullanılır; lastiğin aşınmaya karşı dayanıklılık özelliğini
artırarak oyuklar oluşmasını önler.
Stiren-Bütadien
Kauçuğu (SBR):
İlk üretilen sentetik kauçuklardır; özellikleri doğal kauçuğa çok yakındır.
SBR en çok kullanılan genel amaçlı bir elastomerdir; ucuzdur ve çok iyi
özelliklere sahiptir. Tipik kullanım alanı dış lastik üretimidir.
Stiren-bütadien
kopolimerleri stiren ve bütadienin polimerizasyonuyla üretilen kopolimerlerdir;
içerdiği komonomer miktarına göre kauçuksu veya plastik özellikler gösterir;
ağırlıkça %45’den daha az stiren içeriyorsa stiren-bütadien kauçuğu (SBR)
olarak bilinir. Stiren miktarı arttıkça plastik özellikler de artar.
Nitril-Bütadien
Kauçuğu (NBR):
Akrilonitril ve bütadien kopolimerleridir. Buna N, nitril elastomerleri
(NBR); yağlara çok dayanıklıdır. Tipik kullanım alanları esnek kaplinler,
hortumlar ve çamaşır makinesi parçaları üretimidir.
Bütil
Kauçukları (IIR):
İzobütilen ve izopren (%1-2) kopolimeridir; aşınmaya dirençlidir, gaz geçirgenliği
düşük, dielektrik kuvveti yüksektir; yüksek sıcaklıklara ve ağır iş koşullarına
uygundur.
Etilen-Propilen
Kauçuğu (EPR):
Etilen-propilen kauçuğu, poli(etilen-ko-propilen), etilen ve propilenin bir
kopolimeridir (rastgele kopolimer); kauçuksu be amorf bir malzemedir.
Genellikle diğer polimerlerin dayanıklılığını artırmada kullanılır. Hava
koşullarına, güneş ışığına çok dayanıklıdır; otomobil parçaları, hortum,
elektrik izolasyon malzemeleri, vs. tipik kullanım alanlarıdır.
Polidimetilsiloksan
(PDMS), Silikon Kauçukları:
İnorganik polimerlerin organik türevleridir; örneğin dimetilsilandiol
polimerleri gibi. Çok geniş sıcaklık aralığında karalılığını ve esnekliğini
korur. Tel ve kablo izolasyonu, sızdırmazlık ve kaplama malzemesi olarak
kullanılır.
Kürleme:
Bir reçineye katalizör veya sertleştirici konulduğunda viskozitesi artmaya
başlar, reçine akışkanlık özelliğini
kaybedinceye kadar viskozite artışı devam eder; bu nokta ‘jel noktası’dır. Jelleşen
reçine sertleşmeye devam eder ve zamanla tamamen sert bir malzemeye dönüşür.
Reaksiyon ekzotermiktir, açığa çıkan ısı reaksiyonun hızını artırır. Olayın
tamamı reçine ‘kürleme’ işlemi olarak tanımlanır.
Kürleme
hızı, bir poliester veya vinil esterde ‘katalizör (akseleratör)’ miktarıyla,
bir epoksi reçinede ‘sertleştirici’ tipiyle kontrol edilir. Benzer çalışma
koşullarında, epoksilere kıyasla poliester reçineler genellikle daha ekzotermik
reaksiyon verirler ve daha hızlı kürlenirler. Her iki tip reçinenin kürlenmesinde
de ısı uygulanarak kürleme hızı artırılabilir. Kürleme işleminin yüksek
sıcaklıklarda yapılmasıyla, malzemenin son (ultimat) mekanik özelliklerine
ulaşması hızlandırılır. Bazı reçine sistemlerine son mekanik özelliklerini ve Tg
değerini kazanabilmesi için kürlemeden sonra ilave ısıl işlem uygulaması
yapılır.
Termoplastikler
PMC endüstrisinde az kullanılan plastikler grubudur. İşlenme sırasında
reaksiyona girmezler; bu özelliği ile ‘reaktif olmayan katılar’ olarak
kullanılırlar. Termoplastik maddeler ısıyla kolaylıkla şekillendirilen,
soğuduktan sonra tekrar ısıtıldığında yeniden şekillendirilebilen plastiklerdir.
Termoplastikler genellikle doğrusal veya az dallanmış yapılardan oluşan
polimerlerdir. Proses geri dönüşümlüdür (reversibıl); ısıtıldığında yumuşar
veya erir ve basınç uygulandığında akar, soğutulduğunda tekrar katılaşarak eski
halini alır. Polimer zincirleri arasında çapraz bağlar yoktur; bu yapı polimere
erime özellikleri kazandırır. Termoplastik matriste, polimer zincirleri
birbirleriyle temastadır, ancak aralarında çapraz-bağlar bulunmaz; polimerik
zincirler zayıf Van der Waals kuvvetlerle (poliolefinler), hidrojen bağlarla
(naylonlar), veya aromatik halkaların yığınlaşmasıyla (polistiren) bağlanırlar.
Termoplastikler
amorf veya yarı-kristalin yapıda olabilirler; amorf bölgelerle alternatif
kristalin bölgeler halindeki zincirler rastgele sarımlar şeklini alırlar. Tg
değerinin altındaki sıcaklıklarda normal olarak, termosetlere kıyasla daha
yüksek ductilite ve dayanıklılık gösterirler, Tg değerinin üstünde
bu iki özellik hızla yükselirken kuvvet azalır. Kuvvetin azalması Tg’nin
üstünde amorf zincirlerin camsı halden kauçuksu faza geçmesidir. Tm
değerinin üstündeki sıcaklıklarda ise herhangi bir faz değişimi olmaksızın
viskozite derece derece azalır ve termoplastik fiber preforma infiltre edilebilecek
viskoz bir sıvı haline gelir.
Termoplastik
matrisler çok çeşitlidir; mühendislik ve diğer çeşitli uygulamalarda kullanılan
tipik bazı termoplastikler aşağıda verilmiştir.
Poliamid
6, Poliamid 66:
Poliamidler çok iyi tanıdığımız naylonlardır; bunlar, türlerine göre
değişik monomerlerden elde edilirler. Moleküler yapıları çok düzenlidir,
dolayısıyla yüksek gerilmelere dayanıklıdır. Poliamidler aşınmaya dirençlidir,
sürtünme katsayıları düşüktür, yani kaygandırlar. Gerilme kuvvetleri aluminyum
alaşımlarıyla kıyaslanabilir seviyelerde olduğundan dişliler ve yataklar gibi
mekanik malzemeler üretimine uygundur.
Polikarbonat
(PC):
Aromatik difonksiyonlu fenollerin, fosgenle veya aromatik (alifatik)
karbonik asit diesterle reaksiyonuyla elde edilir. Polikarbonatlar saydam,
hafif, kuvvetli, darbeye ve ısıya dayanıklıdır, boyutsal kararlılığı yüksektir,
elektrik özellikleri çok iyidir, kolay işlenir ve kalıplanır.
Polistiren (PS):
Polistiren genel amaçlı ve kristalin homopolimerleri ile,
stiren-akrilonitril (SAN), stiren-maleik anhidrid (SMA), stiren-bütadien (SBR)
ve stiren-akrilikler gibi çeşitli kopolimerleri bulunur.
Polietilen
(PE):
Polietilen süt beyazı ve yarı şeffaf bir termoplastiktir; etilenin
polimerizasyonuyla üretilir. Polietilenin mekanik özellikleri polimer
zincirlerinin uzunluğuna ve dallanma derecelerine, kristal yapıya ve molekül
ağırlığına göre değişir. Kısa zincirli ürünler kırılgan ve waks yapılıdır, uzun
zincirli yapılar sert plastiklerdir. Poliolefinin yoğunluğu arttıkça yumuşama
noktası, bulanıklık ve yağlara dayanıklılık özellikleri de artar. Polietilenler
alçak yoğunluklu PE (LDPE), yüksek yoğunluklu PE (HDPP) ve ultra yüksek molekül
ağırlıklı PE (UHMWPE) olarak gruplandırılabilir.
Polieterimid
(PEI):
Polieterimid amorf bir termoplastik polimerdir; yüksek sıcaklıklarda
kuvveti ve modülü yüksek, kayması (creep) düşüktür. Termal stabilitesi düşük olduğundan
boyutsal kararlılığı yüksektir. Kimyasal maddelere ve asitlere dirençlidir,
bazlardan etkilenir. Havacılık sanayinde hava ve yakıt valfleri ve iç
donanımlarda fiber takviyeli kompozitlerde matris malzemesi olarak kullanılır.
Ayrıca otomotiv endüstrisinde, tıpta ve diğer bazı endüstri dallarında
kullanılabilen bir polimerdir.
Polipropilen
(PP):
Polipropilen propilenin polimerizasyonuyla elde edilen, yarı kristalin
yapılı bir polimerdir; sıkı, sert, dayanıklı, kimyasal maddelere dirençlidir.
Polifenilensülfür
(PPS):
PPS yarı kristalin bir termoplastiktir. Kuvvetlidir, kimyasal maddelere ve
ısıya çok dayanıklıdır, alevlenmez, serttir, kendini yağlama özelliğine
sahiptir.
Polisülfon:
Bisfenol A bazlı polisülfon (PSF), polietersülfon (PES) ve polifenilsülfon
(PPSF) önemli ticari önemi polisülfonlardır. Tamamen amorf termoplastik
polimerlerdir, yüksek sıcaklıklarda bile kuvvetli ve serttirler. Ductilitesi
iyidir, sıcak suya, asitlere ve bazlara dayanıklıdır.
Polietereterketon
(PEEK):
PEEK (ve polieterketon, PEK) gerilme kuvveti yüksek ve radyasyona dayanıklı
hetero-halkalı bir mühendislik plastiğidir; termal stabilitesi yüksektir,
kimyasal maddelere dayanıklıdır.
Termosetler
|
Termoplastikler
|
Avantajları: Viskoziteleri düşüktür, kolay infiltre edilebilirler. Yüksek kuvvet
ve stiffnesse sahiptirler. Proses sıcaklığı düşüktür. Fiber ıslatma özelliği
iyidir.
Dezavantajları: Prosesler uzun ve irreversibıldır. Raf ömrü sınırlıdır. Kırılgandır.
Yüksek sıcaklıklarda kullanımları sınırlıdır. Resaykıl edilmesi zordur. Komponentlerde
kalıntı gerilmeler bulunur.
|
Avantajları: Prosesler hızlı ve reversibıldır. Kontrollü raf ömrüne
gerek olmaz. Dayanıklılığı ve delaminasyon direnci yüksektir. Kalıntıların
tekrar kullanılabilmesi ve resaykıl edilebilmesi mümkündür. Onarım
yapılabilir ve kaynakla bağlanabilir. Yüksek sıcaklıklarda mekanik özellikler
iyidir. Komponentlerde kalıntı gerilim kalmaz.
Dezavantajları: İşleme sıcaklıkları yüksektir. Viskoziteleri yüksek ve
akışkanlıkları düşük olduğundan infiltre edilmeleri zordur.
|
Yoğunluk, g/cm3
|
Modül, GPa
|
Gerilme kuv. MPa
|
KU,
% |
TC, W/m.K
|
CTE, ppm/K
|
|
Epoksi(a)
|
1.1-1.4
|
3-6
|
35-100
|
1-6
|
0.1
|
60
|
Poliester(a)
|
1.2-1.5
|
2-4.5
|
40-90
|
2
|
0.2
|
100-200
|
Polipropilen (PP)(b)
|
0.90
|
1-4
|
25-38
|
>300
|
0.2
|
110
|
Naylon 6,6(b)
|
1.14
|
1.4-2.8
|
60-75
|
40-80
|
0.2
|
90
|
Polikarbonat (PC) (b)
|
1.06-1.20
|
2.2-2.4
|
45-70
|
50-100
|
0.2
|
70
|
Polisülfon(b)
|
1.25
|
2.2
|
76
|
50-100
|
-
|
56
|
Polieterimid(b)
|
1.27
|
3.3
|
110
|
60
|
-
|
62
|
Poliamdimid(b)
|
1.4
|
4.8
|
190
|
17
|
-
|
63
|
Polifeilensülfür (PPS)(b)
|
1.36
|
3.8
|
65
|
4
|
-
|
54
|
Polietereterketon
|
1.26-1.32
|
3.6
|
93
|
50
|
-
|
47
|
(a)termoset, (b)termoplastik, KU:
kopmada uzama, TC: termal iletkenlik, CTE: termal genleşme katsayısı
Tablo-8: Bazı Termoplastik Polimerlerin
Tipik Özellikleri
Termoplastik
Polimer |
Camsı
geçiş, 0C
|
Erime
Nok., 0C
|
A.Y.*,
g/cm3
|
K.Y.**,
g/cm3
|
M.Ağ***,
g/mol
|
Poliamid 6
|
47
|
220
|
1.084
|
1.23
|
113.16
|
Poliamid 66
|
50
|
255
|
1.07
|
1.24
|
226.32
|
Polikarbonat (PC)
|
145
|
225
|
1.20
|
-
|
254.3
|
Polistiren (PS)
|
100
|
-
|
1.05
|
-
|
104.1
|
Polietilen (PE)
|
-78
|
100
|
0.855
|
1.00
|
28.05
|
Polieterimid (PEI)
|
216
|
-
|
1.27
|
-
|
592.61
|
Polipropilen (PP)
|
-10
|
173
|
0.85
|
0.95
|
42.08
|
Polifenilensülfür (PPS)
|
85
|
285
|
-
|
-
|
108.16
|
Polisülfon
|
185
|
-
|
-
|
-
|
442.52
|
Polietereterketon (PEEK)
|
143
|
343
|
-
|
-
|
288.31
|
*amorf
yoğunluk, 250C, **kristal yoğunluk, 250C, ***tekrar birimi
Şekil-8:
Bazı polimer matrislerin SEM görüntüleri
Şekil-9: Fiber ve matris arasındaki arayüzün
şematik görünümleri
(Ref. BÖLÜM. 3, KOMPOZİTLERDE TAKVİYE MALZEMELER)
(Ref. BÖLÜM. 3, KOMPOZİTLERDE ARAYÜZ)
Süper mekanik özelliklere ulaşabilmek için arayüz adezyonunun
kuvvetli olması gerekir. Matris molekülleri fiber yüzeyine kimyasal reaksiyon
veya adsorbsiyonla sıkıca bağlanarak arayüz adezyonu artırırlar. Genellikle,
kuvvetli arayüz bağlanma PMC’leri daha sert fakat kırılgan hale getirir. Bağın
zayıf olması stiffnessi düşürür, fakat dayanıklılığı (taughness) artırır. Arayüz
bağ en az matris kadar kuvvetli değilse, bazı yük uygulamalarda arayüzde
debonding meydana gelir. PMC’in kırılma dayanımını maksimum seviyeye yükseltmek
için, en kuvvetli ve zayıf limitler arasında orta bir bağ kuvveti seçilir. Arayüz
bağın karakteri de PMC’in uzun süreli kararlılığı yönünden kritiktir; örneğin,
yorulma özellikleri, çevresel koşullar ve sıcak/soğuk şartlara direnç gibi.
Atomik fors mikroskopisi, atomik fors akustik mikroskopisi
ve dinamik mekanik analiz yöntemleriyle cam fiber takviyeli-poliester matrisli
bir PMC’in arayüz bölgesi görüntülenebilmiştir (Şekil-9).
