Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi
Yıl: 2022 Cilt: 37 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 175 - 191 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.847462 İndeks Tarihi: 29-07-2022
Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi
Öz: Yapılan bu çalışmada; hegzagonal bor nitrür (hBN) ve hegzagonal bor karbür (hB4C) nanopartiküllerinin yapıştırma bağlantıları üzerine etkisi araştırılmıştır. Nanopartiküllerin epoksi yapıştırıcı içerisinde homojen dağılımının sağlanması ve adhezyonunun iyileştirilmesi amacıyla; hBN nanopartikülleri 3-(aminopropyl) triethoxysilane, hB4C nanopartikülleri ise 3-(glycidyloxypropyl) trimethoxysilane bileşiği kullanılarak fonksiyonelleştirilmiştir. Fonksiyonelleştirilen nanopartiküller, farklı viskozite değerine sahip iki farklı epoksi yapıştırıcı içerisine (Araldite 2011 ve MGS-LR285), ağırlıkça %0,5, %1, %2 ve %3 oranlarında katılarak yeni nanokompozit yapıştırıcılar üretilmiştir. Geliştirilen nanokompozit yapıştırıcılar ve üretilen düz dokuma karbon fiber kompozitler kullanılarak tek tesirli yapıştırma bağlantıları üretilmiştir. Yapıştırma bağlantılarının mekanik özellikleri ASTM D1002 standardına göre yapılan çekme testi ile belirlenmiştir. Çalışma sonuçları incelendiğinde, fonksiyonelleştirilen hBN ve hB4C nanopartikülleri ile birleştirilmiş bağlantıların hasar yükünde önemli artış sağlanmıştır. Hasar yüklerindeki bu artışın bor nanopartiküllerine, partiküllerin katkı oranına ve yapıştırıcının türüne bağlı olarak değiştiği görülmektedir. Araldite 2011 yapıştırıcısı içerisine ağırlıkça %2 oranında fonksiyonelleştirilmiş hBN ve hB4C nanopartikülleri katkısıyla bağlantıların hasar yükünde sırasıyla %33 ve %31 oranlarında artış elde edilmiştir. Benzer şekilde MGS-LR285 yapıştırıcısı içerisine %2 oranında fonksiyonelleştirilmiş hBN ve hB4C nanopartikülleri katkısıyla ise bağlantıların hasar yükleri sırasıyla %31 ve %52 oranlarında artmıştır.
Anahtar Kelime: Effect of functionalized boron nanoparticles on the adhesively bonded single lap composite joints
Öz: In this study, the effects of hexagonal boron nitride (hBN) and hexagonal boron carbide (hB4C) nanoparticles on adhesive joints were investigated.In order to increase uniform distribution and adhesion of nanoparticles in epoxy adhesive, hBN nanoparticles were functionalized by using 3-(aminopropyl) triethoxysilane and hB4C nanoparticles were functionalized by using 3-(glycidyloxypropyl) trimethoxysilane compound. New nanocomposite adhesives were manufactured by adding functionalized nanoparticles into two different epoxy adhesives with different viscosity values (Araldite 2011 and MGS-LR285) at 0.5%, 1%, 2% and 3% proportions by weight. Single lap adhesive joints were produced with using the new enhanced nanocomposite adhesives and plain woven carbon fiber composites. In order to determine mechanical properties of the adhesive joints, tensile test was carried out according to ASTM D1002 standard. When the results of the study were examined, failure loads of adhesive joints increased by using hBN and hB4C nanoparticles. It can be seen that increase in failure loads depend on reinforcement ratio, types of boron particles and adhesives.Failure load of the joints increased 33% and 31% with the addition of 2 wt.% functionalized hBN and hB4C nanoparticles into Araldite 2011 adhesive, respectively. Similarly, failure load of joints increased 31% and 52%, with the addition of 2 wt.% functionalized hBN and hB4C nanoparticles into MGS-LR285 adhesive, respectively.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Banea M.D., Rosioara M., Carbas R.J.C., da Silva L.F.M., Multi-material adhesive joints for automotive industry, Composite Part B: Engineering, 151, 71–77, 2018.
- 2. Lutz C., Ma Z., Thelen R., Syurik J., Il’in O., Ageev O., Jouanne P., Hölscher H., Analysis of Carbon Nanotube Arrays for Their Potential Use as Adhesives Under Harsh Conditions as in Space Technology, Tribology Letters, 67 (10), 1-10, 2019.
- 3. Jørgensen J.B., Sørensen B.F., Kildegaard C., The effect of residual stresses on the formation of transverse cracks in adhesive joints for wind turbine blades, International Journal of Solids and Structures, 163, 139–156, 2019.
- 4. Safaei S., Ayatollahi M.R., Akhavan-Safar A., Moazzami M., da Silva L.F.M., Effect of residual strains on the static strength of dissimilar single lap adhesive joints, The Journal of Adhesion, 97 (11), 1052-1071, 2021.
- 5. Tsokanas P., Loutas T., Kotsinis G., Kostopoulos V., Brink W.M., Escalera F.M, On the fracture toughness of metal-composite adhesive joints with bending-extension coupling and residual thermal stresses effect, Composite Part B: Engineering, 185, 107694, 2020.
- 6. Çalik A., Yildirim S., An investigation on the effect of parallel slot in bi-adhesive single lap joints with spew fillet, Journal of Engineering Research, 3 (4), 95–110, 2015.
- 7. Taib A.A., Boukhili R., Achiou S., Gordon S., Boukehili H., Bonded joints with composite adherends. Part I. Effect of specimen configuration, adhesive thickness, spew fillet and adherend stiffness on fracture, International Journal of Adhesion and Adhesives, 26 (4), 226–236, 2006.
- 8. Shang X., Marques E.A.S., Machado J.J.M., Carbas R.J.C., Jiang D., da Silva L.F.M., Review on techniques to improve the strength of adhesive joints with composite adherends, Composite Part B: Engineering, 177, 107363, 2019.
- 9. Nosouhi F., Farahani M., Ansari M., Experimental and numerical study on the composite adhesive joint reinforcement using wavy edge, Journal of Adhesion Science and Technology, 32, 1007–1024, 2018.
- 10. Ashrafi M., Ajdari A., Rahbar N., Papadopoulos J., Nayeb-Hashemi H., Vaziri A., Adhesively bonded single lap joints with non-flat interfaces, International Journal of Adhesion and Adhesives, 32, 46–52, 2012.
- 11. Jairaja R., Naik G.N., Single and dual adhesive bond strength analysis of single lap joint between dissimilar adherends, International Journal of Adhesion and Adhesives, 92, 142–153, 2019.
- 12. Kanani A.Y., Hou X., Ye J., The influence of notching and mixed-adhesives at the bonding area on the strength and stress distribution of dissimilar single-lap joints, Composites Structures, 241, 112–136, 2020.
- 13. Evcı̇n A., Ersoy B., Uygunoğlu T., Güneş İ., The effect of different mineral additives on non-wettability and surface energy of epoxy floor coating, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (2), 581-590, 2018.
- 14. Kaştan A., Investigation on thermal properties of nanoclay added polyamide 6 / high density polyethylene (HDPE) composites, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32 (1), 89-99, 2017.
- 15. Park S.W., Kim B.C., Lee D.G., Tensile strength of joints bonded with a nano-particle-reinforced adhesive, Journal of Adhesion Science and Technology, 23, 95– 113, 2009.
- 16. Rao Q., Huang H., Ouyang Z., Peng X., Synergy effects of multi-walled carbon nanotube and graphene nanoplate filled epoxy adhesive on the shear properties of unidirectional composite bonded joints, Polymer Testing, 82, 106299, 2020.
- 17. Eryildiz E., Uysal A., Altan E., Mechanical strength of single-lap joints bonded with nano graphene and MWCNT reinforced epoxy-based nanocomposite adhesives, Material Testing, 61, 349–352, 2019.
- 18. Gültekin K., Akpinar S., Gürses A., Eroglu Z., Cam S., Akbulut H., Keskin Z., Ozel A., The effects of graphene nanostructure reinforcement on the adhesive method and the graphene reinforcement ratio on the failure load in adhesively bonded joints, Composite Part B: Engineering, 98, 362–369, 2016.
- 19. Shi Y., Lin G., Ma X.F., Huang X., Zhao J., Luo H., Sun D., Boron nitride nanoplatelets as two-dimensional thermal fillers in epoxy composites: new scenarios at very low filler loadings, Journal of Polymer Engineering, 40, 859-867, 2020.
- 20. Khalaj M., Golkhatmi S.Z., Alem S.A.A., Baghchesaraee K., Azar M.H., Angizi S., Recent Progress in the Study of Thermal Properties and Tribological Behaviors of Hexagonal Boron NitrideReinforced Composites, Journal of Composites Science, 4 (3), 116, 2020.
- 21. Bhatia S., Angra S., Khan S., A review on mechanical and tribological characterization of boron carbide reinforced epoxy composite, Advanced Composite Materials, 30 (4),307-337, 2020.
- 22. Gultekin K., Uguz G., Ozel A., Improvements of the structural, thermal, and mechanical properties of structural adhesive with functionalized boron nitride nanoparticles, Journal of Applied Polymer Science,138 (21), 50491, 2021.
- 23. Jakubinek M.B., Ashrafi B., Martinez-Rubi Y., Rahmat M., Yourdkhani M., Kim K.S., Laqua K., Yousefpour A., Simard B., Nanoreinforced epoxy and adhesive joints incorporating boron nitride nanotubes, International Journal of Adhesion and Adhesives, 84, 194–201, 2018.
- 24. Ulus H., Üstün T., Eskizeybek V., Şahin Ö.S., Avcı A., Ekrem M., Boron nitride-MWCNT/epoxy hybrid nanocomposites: Preparation and mechanical properties, Applied Surface Science, 318, 37–42, 2014.
- 25. Akpinar I.A., Gültekin K., Akpinar S., Akbulut H., Ozel A., Research on strength of nanocomposite adhesively bonded composite joints, Composite Part B: Engineering, 126, 143–152, 2017.
- 26. Mostovoy A.S., Vikulova M.A., Lopukhova M.I., Reinforcing effects of aminosilane-functionalized h-BN on the physicochemical and mechanical behaviors of epoxy nanocomposites, Scientific Reports, 10,10676 2020.
- 27. Wang J., He Y., Xie Z., Chen C., Yang Q., Zhang C., Wang B., Zhan Y., Zhao T., Functionalized boron carbide for enhancement of anticorrosion performance of epoxy resin, Polymers for Advanced Technologies, 29, 758–766, 2018.
- 28. Rodrigues D.D., Broughton J.G., Silane surface modification of boron carbide in epoxy composites, International Journal of Adhesion and Adhesives, 46,62- 73,2013.
- 29. Barus M., Welemane H., Nassiet V., Fazzini M., Boron nitride inclusions within adhesive joints: Optimization of mechanical strength and bonded defects detection, International Journal of Adhesion and Adhesives, 98,102531, 2020.
- 30. International Standard, ISO 10365, AdhesivesDesignation of main failure patterns, International Organization for Standardization, 1992.
- 31. da Silva L.F.M., Öchsner A., Adams R. D., Handbook of Adhesion Technology, Springer, Berlin, 2011.
- 32. Saraç İ., Adin H., Temiz Ş., Experimental determination of the static and fatigue strength of the adhesive joints bonded by epoxy adhesive including different particles, Composite Part B: Engineering, 155, 92-103, 2018.
| APA | GÜLTEKIN K, YAZICI M (2022). Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. , 175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| Chicago | GÜLTEKIN KÜRSAT,YAZICI MUSTAFA ENES Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. (2022): 175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| MLA | GÜLTEKIN KÜRSAT,YAZICI MUSTAFA ENES Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. , 2022, ss.175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| AMA | GÜLTEKIN K,YAZICI M Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. . 2022; 175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| Vancouver | GÜLTEKIN K,YAZICI M Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. . 2022; 175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| IEEE | GÜLTEKIN K,YAZICI M "Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi." , ss.175 - 191, 2022. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| ISNAD | GÜLTEKIN, KÜRSAT - YAZICI, MUSTAFA ENES. "Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi". (2022), 175-191. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.847462 |
| APA | GÜLTEKIN K, YAZICI M (2022). Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37(1), 175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| Chicago | GÜLTEKIN KÜRSAT,YAZICI MUSTAFA ENES Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37, no.1 (2022): 175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| MLA | GÜLTEKIN KÜRSAT,YAZICI MUSTAFA ENES Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.37, no.1, 2022, ss.175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| AMA | GÜLTEKIN K,YAZICI M Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(1): 175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| Vancouver | GÜLTEKIN K,YAZICI M Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(1): 175 - 191. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| IEEE | GÜLTEKIN K,YAZICI M "Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37, ss.175 - 191, 2022. 10.17341/gazimmfd.847462 |
| ISNAD | GÜLTEKIN, KÜRSAT - YAZICI, MUSTAFA ENES. "Fonksiyonelleştirilmiş bor nanopartiküllerinin yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli kompozit bağlantılar üzerinde etkisi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37/1 (2022), 175-191. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.847462 |
