Nanopartikül takviyeli aramid esaslı balistik kumaşların balistik performansının incelenmesi
Investigation of ballistic performance of nanoparticle reinforced aramid based ballistic fabrics
Yazar: BİLAL KÜÇÜK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YELDA AKÇİN ERGÜN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu araştırmada, aramid esaslı balistik kumaşlarda nanopartikül takviyesinin balistik performansa olan etkisi araştırılmıştır. Nanopartikül takviyesi olarak titanyum karbür tercih edilirken, matris malzemesi olarak ise epoksi reçine kullanılmıştır. Epoksi matris içerisine epoksi reçine-sertleştirici toplam ağırlığının %1, % 3 ve %5'i oranlarında takviye edilen titanyum karbür nanopartikülünün saf epoksi reçine ile hazırlanan numunelere göre balistik performansının kıyaslandığı bu çalışmada ayrıca mekanik özelliklerde meydana gelen değişimler araştırılması maksadıyla çekme ve 3 nokta eğme deneyleri de yapılmıştır. Epoksi reçine içerisine takviye edilen titanyum karbür nanopartiküllerinin homojen bir şekilde dağılmasının sağlanması amacıyla ultrasonik karıştırıcı kullanılarak hazırlanan karışımlar aramid kumaşlara el yatırması yöntemi kullanılarak nüfuz ettirilmiş ve sıcak presleme ile kompozit plaka haline getirilmiştir. Titanyum karbür takviyeli ve saf epoksili olarak hazırlanan numunelere uygulanan mekanik testler sonucunda nanopartikül takviyesinin mekanik özellikleri iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Balistik performansın belirlenmesi maksadıyla mekanik testlerde en iyi sonuçların elde edildiği ağırlıkça %3 ve %5 karışım oranlarına sahip numunelere yapılan balistik test sonucunda TiC nanopartikülünün balistik özelliklere olumlu veya olumsuz etkisinin olmadığı tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effect of nanoparticle reinforcement on the ballistic performance of aramid-based ballistic fabrics was investigated. Titanium carbide was chosen as the nanoparticle reinforcement, while epoxy resin was used as the matrix material. To compare the ballistic performance of samples prepared with pure epoxy resin, titanium carbide nanoparticles were added to the epoxy matrix at concentrations of 1%, 3%, and 5% by weight of the total epoxy resin-hardener mixture. Tensile and three-point bending tests were also conducted to investigate changes in mechanical properties. To ensure the homogeneous dispersion of titanium carbide nanoparticles within the epoxy resin, ultrasonic mixing was employed, and the resulting mixtures were impregnated into aramid fabrics using the hand lay-up method, followed by hot pressing to form composite plates. As a result of mechanical tests applied to samples prepared with titanium carbide reinforcement and pure epoxy, it was observed that nanoparticle reinforcement improved mechanical properties. As a result of the ballistic test performed on samples with mixture ratios of 3 and 5% by weight, where the best results were obtained in mechanical tests in order to determine the ballistic performance, it was determined that the TiC nanoparticle did not have a positive or negative effect on the ballistic properties.