Aramid Lif Takviyeli Termoplastik Poliüretan Elastomer Kompozitlerin Termal ve Mekaniksel Özelliklerinin İncelenmesi

Investigation of Thermal and Mechanical Properties of Aramid Fiber Reinforced Thermoplastic Polyurethane Elastomer Composites

Özet

Elastomerik davranış gösteren termoplasik poliüretan malzemelerin çıkışı ile birlikte yüksek üretim oranlarına ve çeşitliliği gibi avantajların yanı sıra katkı maddelerinin ilavesi ile fonksiyonel özelliklere sahip kompozit üretiminin de önünü açan bir gelişme olmuştur. Bu çalışmada, farklı katmanlara sahip aramid fiber (Kevlar) kumaşlar arasına emdirilmiş termoplastik poliüretan (TPU) elastomer kompozit yapıların termal ve mekaniksel davranışları incelenmiştir. Takviye elemanı olarak kullanılan TPU elastomerlerin Kevlar yüzeylerine iyi dağılımı ve emdirilmesi gibi parametrelerin optimizasyonuna özel önem verilmiştir. Sıcak presleme yöntemi ile 1, 2 ve 3 katmanlı olarak hazırlanan kompozit numuneler 180 °C sıcaklık, 10 MPa basınç altında 20 dakika bekletilerek nihai ürün elde edilmiştir. Farklı katman aralıklarına sahip TPU takviyeli Kevlar kompozit malzemelerin optik, elastisite modülü, çekme dayanımı, % uzama ve termal iletkenlik değerleri karşılaştırılmıştır. Az katmanlı kompozit yapılarda mekaniksel dayanımının yüksek olmasının yanında termal iletkenlik değerlerinin yüksek olması termoplastik poliüretan malzemelerin kevlar tabakalar arasındaki miktarı ile ilişkili olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, aramid lif takviyeli termoplastik elastomer kompozitlerin mekanik mukavemetin gözenek hacmine, fiber-matris ara yüzeylerin yapışmasına ve matris yoğunluğuna bağlı olduğu görülmektedir.

Abstract

Along with the emergence of thermoplastic polyurethane materials withits elastomeric behavior, there has been an improvement in the production ofcomposites with functional properties by adding additives as well as advantagessuch as high production rates and diversity. In this study, thermal and mechanicalbehaviors of thermoplastic polyurethane (TPU) elastomer reinforced with aramidfiber (Kevlar) fabrics with different layers were investigated. Particular emphasishas been placed on the optimization of parameters such as good distribution andimpregnation of TPU elastomers used as reinforcements on Kevlar interfaces.Composite samples prepared in 1, 2 and 3 layers of Kevlar fabric by using hotpressing method which were heated at 180 °C under the pressure of 10 MPa for 20minutes to obtain the final product. Optical, modulus of elasticity, tensile strength,% elongation and thermal conductivity values of TPU reinforced Kevlar compositematerials with different layer ranges are compared. It is concluded that the highmechanical strength and the high thermal conductivity values are associated withthe amount of thermoplastic polyurethane materials between the kevlar sheets infew layered composite structures. It is also seen that the mechanical strengthstrongly depends on pore volume, adhesion on fiber-matrix interfaces and matrixconcentration on aramid fiber reinforced thermoplastic polyurethane composites.