بررسي اثر ميان لايه هاي الكتروريسي شده نانو كامپوزيت پلي وينيل بوتيرال بر مود اول و دوم چقرمگي شكست چندلايه هاي كامپوزيتي شيشه-فنوليك

Investigation of electrospun polyvinyl butyral interlayer effects on Mode I and II delamination of glass fabric-phenolic composites

چندلايه هاي كامپوزيتي فنوليك-شيشه از مقاومت به تورق پاييني برخوردار هستند و يكي از روش هاي بهبود اين خاصيت، چقرمه سازي زمينه با استفاده از ميان لايه هاي پليمري در آن ها است. در تحقيق حاضر، از پلي وينيل بوتيرال (PVB) با فرآيند الكتروريسي نانو وب هايي با ابعاد ليف 300 تا 600 نانومتر تهيه شد و بصورت يك نمد در ابعاد نانو در لايه مياني يك كامپوزيت 14 لايه از رزين فنوليك تقويت شده با الياف شيشه قرار داده شد. همچنين، نانو وب هايي از همين ماده ولي تقويت شده با كربن پيروليكتيكي (Pyc) و نانو لوله كربني (MWCNT) چند لايه تهيه شد و آزمون هاي چقرمگي شكست مود اول و دوم مطابق آزمون هاي استاندارد مربوطه انجام شد. نتايج نشان داد كه استفاده از ميان لايه هاي الكتروريسي شده PVB چقرمگي شكست در مود هاي اول و دوم را به ترتيب حدود % 13. 6 و %13. 8افزايش مي دهد. همچنين تركيب ساختار هاي كربني اثر بهتري روي چقرمگي شكست نمونه ها دارد. در نمونه هاي تركيبي حاوي ساختارهاي كربني، نانولوله ها تاثير بيشتري روي چقرمگي شكست در مود اول داشتند و در حالت بهينه مقدار GI حدود % 49افزايش يافت. همچنين در مود دوم كربن پيروليتيكي ها اثر بهتري روي GII داشته و در حالت بهينه اين مقدار حدود % 38 افزايش يافت. مطالعات مورفولوژيكي انجام شده با ميكروسكوپ SEM نشان داد كه انحراف ترك، مكانيسم غالب درچقرمه شده ماتريس است كه منجر به تاخير در شروع شكست و افزايش طول ترك مي شود و در نتيجه چقرمگي شكست چند لايه ها افزايش مي يابد.

Glass-reinforced phenolic laminates show a low resistance to delamination. Toughening of the matrix resin with a polymeric interlayer is among the method used to improve the delamination strength. In this research Polyvinyl butyral(PVB) nanoweb with the fiber diameter of 300-600 nanometer were used as an interlayer in a 14-layer glass reinforced phenolic composite. A hybrid nanoweb consists of PVB nanoweb reinforced with pyrolytic carbon and carbon nanotube (CNT) were also prepared and used as the interlayer. Mode I and Mode II delamination tests were conducted on the samples according to the related ASTM standard test method. The results showed that PVB interlayer improves the delamination strength of the composites by 13.6% and 13.8%. for mode I and Mode II, respectively. Also, with the hybrid nanoweb, better improvement in the fracture toughness was achieved. In the hybrid nanowebs, CNTs at the optimum amount has a greater effect on the Mode I fracture (49% improvement in GIc), while the pyrolytic carbon mainly affected the Mode II fracture toughness by 38% improvement in GIIc. Morphological studies carried out by SEM microscopy showed that crack deviation is the dominant mechanism for toughening of the polymeric matrix which results in the delay in fracture initiation and increase of the crack length and in doing so enhances the fracture toughness of the laminates