The role of interfaces on the mechanical performance of fiber reinforced polymer composites

Abstract

Bu çalışmada, fiber yüzey işlemlerinden sonra cam yüzeylerindeki ?-GPS (?-Glycidoxypropyltrimethoxysilan)'ın yapısı analiz edildi ve cam elyaf/epoksi kompozitlerin mekanik özellikleri üzerinde yüzey işlemlerinin etkileri incelendi. Fiber yüzey işlemleri fiber ve matris arasında faydalı bir arayüzey oluşturmak için kullanıldı. Fiber ve matris arasındaki arayüzeysel yapışmayı geliştirmek için cam elyaflar kimyasal ve plazma polimerizasyon yöntemleri kullanılarak yüzey işlemine tabi tutuldu. Kimyasal ve plazma polimerizasyon işlemlerinden sonra cam yüzeylerindeki ?-GPS'in yapısı ve cam yüzeyi ve ?-GPS arasındaki etkileşim Fourier Transform Infrared Spektrometre (FT-IR), temas açısı ölçüm cihazı ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelendi. Cam yüzeylerinde ?-GPS'in plazma polimerizasyonu ile hazırlanan ince filmlerin özellikleri üstünde plazma gücünün ve maruz kalma zamanının etkisi X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ile incelendi. Filmlerdeki fonksiyonel grupların varlığını ortaya çıkarmak için XPS analizlerinden yararlanıldı. Cam yüzeylerindeki filmlerin morfolojileri atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve SEM ile incelendi. Cam elyaf/epoksi kompozitlerin mekanik özellikleri üzerinde fiber yüzey işlemlerinin etkisi incelendi. Kompozitlerin mekanik özellikleri çekme, eğilme ve kısa kirişle kayma testleri ile incelenmiştir. Kompozitlerin kırılma yüzeyleri ayrıca SEM ile incelendi. Kompozitlerin mekanik özellikleri kimyasal ve plazma polimerizasyon işlemleri ile geliştirildi. In this study, structure of ?-GPS (?-glycidoxypropyltrimethoxysilane) on glass surfaces after fiber surface treatments was analyzed and effects of the treatments on mechanical properties of glass fiber/epoxy composites were investigated. Fiber surface treatments were used to create the beneficial interface between the fiber and the matrix. Glass fibers were treated using wet chemical and plasma polymerization processes to improve the interfacial adhesion between fiber and matrix. The structure of ?-GPS on glass surfaces after wet chemical and plasma polymerization processes and the interaction between glass surface and ?-GPS were examined using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), contact angle measurement device and Scanning Electron Microscopy (SEM). The influence of plasma power and exposure time on the properties of thin films prepared by plasma polymerization of ?-GPS on the glass surfaces was also investigated by X-ray Photo-electron Spectroscopy (XPS). XPS analyses were utilized to reveal the presence of functional groups in the films. Morphologies of the films on the glass surfaces were observed by Atomic Force Microscopy (AFM) and SEM. The effects of fiber surface treatments on mechanical properties of glass fiber/epoxy composites were investigated. Mechanical properties of the composites were investigated by tensile tests, flexural tests and short beam shear tests. The fracture surfaces of the composites were observed with SEM. Mechanical properties of the composites were improved by wet chemical and plasma polymerization studies.