Polimer kompozit malzemelerin özellikleri büyük ölçüde dispers faz parçacıklarının boyutuna bağlıdır. 1989’da naylonda montmorillonit dispersiyonu kullanan Toyota Şirketi, yeni bir kompozit malzeme sınıfını temsil eden polimer-kil kompozitler geliştirdi. Kil nanopartiküllerinin yaklaşık %5’ini içeren bu tür kompozitler, şok özelliklerinden minimum ödün vererek ve baz polimerinkiyle neredeyse aynı kompozit yoğunluğa sahip mekanik ve termal özelliklerin iyileştirilmesine izin verir. Naylon durumunda, nihai mukavemet %100-500 artar ve elastikiyet katsayısı 2-3 kat artar. Belirtilen özelliklere dayanarak, Toyota uzmanları bu tür nanokompozit malzemelerin uygulanmasının otomotiv ve havacılık endüstrilerinde umut verici olduğuna inanıyor.
Nanopartiküllerin bir polimer matrisine sokulmasının, gelişmiş özelliklere sahip yeni nanokompozitlerin üretimine izin vereceği varsayılabilir.
Soyma direncinin F1 (a) ve kesme direncinin F2 (b) numune hazırlama koşullarına bağımlılığı: 1 – numuneyi kontrol edin, dolgu maddesi içermeyen epoksi yapıştırıcı; 2 – epoksi yapıştırıcı + nanofiberlerin ağırlığının %5’i, 3 – epoksi yapıştırıcı + nanofiberlerin %10’u.
İncir. 1, Eric N. Gilbert ve diğerlerinin Polimer Kompozitler Laboratuvarı’nı (Washington Üniversitesi, ABD) oluşturan araştırma sonuçlarını göstermektedir. Çalışma, endüstriyel epoksi reçinelerinin (Epon 828, Epon 836 ve D. E. R. 661) karıştırılmasıyla üretilen ve nanoyapılı alüminyum oksihidroksit parçacıkları (nanosheets) ile modifiye edilen film epoksi yapıştırıcıların mekanik özelliklerini ortaya koymaktı.
Sistem sertleştirmesi için Amicure CG 1400 sertleştirici kullanılmıştır. Epoksi reçinelere nanofiberler ve sertleştirici ilave edildi ve ardından sistem 52 ºC sıcaklıkta 15 dakika karıştırıldı. Test, iki alüminyum levha yapıştırılarak gerçekleştirildi (ABD’de üretilen alüminyum sınıfı 2024-?3), levhalar daha önce yağdan arındırılmış ve BR 6747-1 alüminyum astar ile astarlanmıştı. Yapıştırıcı iki tabaka arasına yerleştirildi ve 310 kPa basınçta birbirine kenetlendi. Yapıştırıcı, 177 °? sıcaklıkta bir fırında 2 saat sertleştirildi. Isıtma ve soğutma hızı dakikada 5 ° ? idi. Her testte beş örnek kullanıldı. Kesme direnci testleri, Boeing 7202 standardına göre Sintech standında, 0,254 mm/dak sabit dönüş hızına sahip bir yük uygulanarak gerçekleştirildi. Soyulma direnci testleri de 7206 standardı tip I’e göre Sintech standında yapıldı.
Nanofiberlerle modifiye edilmiş her iki numunenin soyulma mukavemeti, kontrol numunesininkinden %30 daha yüksekti ve neredeyse nanofiber miktarına bağlı değildi (Şek. 1, a).
Kesme direnci test sonuçları (Şek. 1, b) yapıştırıcıya nanofiberlerin %5’ini ekledikten sonra, test numunesinin kontrol numunesine benzer şekilde davrandığını gösterin. Nanofiberlerin ağırlığının %10’a kadar arttırılması, kesme direncinin yaklaşık %12 oranında artmasına neden oldu.
İncir. 2, nanoyapılı parçacıklar vasıtasıyla başka bir epoksi yapıştırıcı güçlendirme testinin sonuçlarını göstermektedir (veriler Kimya Doktoru V. N. Lisetskiy grubu tarafından elde edilmiştir). Bu şekilde: EA (??) – epoksi yapıştırıcı, OS (??) – organik çözücü.
İncir. 2. Epoksi reçinenin çekme özellikleri: 0 – EA+OS; 1 – EA+OS+nanofiberler (aglomere); 2-EA+OS+nanofiberler, yüzey aktif madde muamelesi ile kısmen deaglomerasyona tabi tutulur.
Yukarıdaki sonuçlar, gerilme mukavemeti artışının önemli bir etkisinin ancak nanofiberler deaglomere edildiğinde gözlendiğini kanıtlamaktadır. Muhtemelen aglomeradaki ayrı liflerin yüzeyinin yapıştırıcı ile zayıf ıslanmasından kaynaklanmaktadır. Araştırmacılara göre, nanofiber ile güçlendirilmiş polimerler oluştururken ana hedeflerden biri etkili nanofiber deaglomerasyonudur.