بررسي تجربي تاثير افزودن نانو لوله‌ هاي كربني بر نفوذ شبه استاتيكي برش پانچ در چند لايه‌ هاي كامپوزيتي شيشه/اپوكسي

Experimental investigation of the effect of the addition of carbon nanotubes on the quasi-static punch shear penetration of the laminated glass/epoxy composite

در اين مقاله تاثير افزودن نانو لوله‌هاي كربني در رفتار خواص شبه استاتيكي برش پانچ(QS-PS) و خواص مكانيكي كامپوزيت‌هاي چندلايه‌اي هيبريدي به طور تجربي مورد بررسي قرار مي‌گيرد. مواد كامپوزيتي از 12 لايه الياف شيشه با بافت دو بعدي با چگالي سطحيg/m^2 200 به روش لايه چيني دستي ساخته شده است. سيستم رزين نيز از يك اپوكسي، ديكليسيديل اتر بيسفنول نوع آ با نام تجاري ايپون 828 به عنوان پايه و از سيكلوآليفاتيك آمين اصلاح شده با نام تجاري اف205 به عنوان سفت‌كننده ساخته شده است. در اين پژوهش از نانو لوله‌اي كربني چند ديواره (MWCNTs) اصلاح شده با هيدرواكسيد (-COOH) استفاده شد. نانوذرات با درصدهاي وزني 0، 0.1، 0.5 و 1 نسبت به وزن كل ماتريس استفاده گرديد. نتايج آزمون كشش نشان مي‌دهد با افزودن نانو لوله‌هاي كربني خواص كششي رزين تغيير مي‌يابد. بيشترين تغيير در مدول نمونه‌ 0.5 درصد وزني با افزايش حدود 31 درصد ديده مي‌شود. همچنين بيشترين تغيير در خواص كششي نانوكامپوزيت‌هاي هيبريدي در چقرمگي شكست نمونه 0.5 درصد وزني با افزايش حدود 14 درصد همراه با افزايش در استحكام كششي و كرنش شكست مشاهده گرديد. نتايج برش پانچ نشان مي‌دهد كه اضافه كردن نانو لوله‌هاي كربني تاثير كمي در كل انرژي جذب شده دارد به طوري كه بيشترين مقدار مربوط به نمونه 0.1 با حدود 4 درصد افزايش نسبت به نمونه‌هاي خالص است.

In this paper, the effects of adding carbon nanotubes to quasi-static punch shear properties (QS-PS) and mechanical properties of hybrid laminated composites have been investigated experimentally. The nanocomposites have 12 layers of 2D woven glass fiber with area density of 200g/m2, and are manufactured by Hand lay-up method. Epoxy resin systems are made of diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA), Epon 828 as the epoxy prepolymer and Epikure F-205 as the curing agent. In this study the multi-walled carbon nanotube (MWCNTs) was used, modified with hydroxide (-COOH), with weight fraction 0, 0.1, 0.5 and 1 with respect to total weight of resin. Results of tensile test have shown addition of carbon nanotubes can change tensile properties of matrix. Maximum increase of around 31% can be seen in modulus of the resin of 0.5% nanotubes content Moreover, the results of tensile properties of hybrid laminated nanocomposites show maximum change in toughness of sample of 0.5% nanotube content around 14% with increasing tensile strength and fracture strain. The results punch shear test shows that addition of carbon nanotubes has little effect on total energy absorbed so that maximum increase is around 4% in 0.5 % sample.