FRP Malzeme-Lif Takviyeli Polimer Kompozit Malzeme
FRP Kompozit Malzeme Nedir? Lif Takviyeli Polimer Kompozit Malzeme Nedir? (Fibre Reinforced Polymer)
Lif takviyeli polimer (FRP) kompozitler bir polimer bileşen olan matrisinin içine gömülmüş liflerden oluşmaktadır. Lif ve bu polimer bileşen matrisin birleşiminden oluşan kompozit malzeme orijinal bileşenlerinden daha üstün özelliklere sahiptir. Malzemeyi oluşturan bileşenlerin her biri bu yeni kompozit malzemede kendi karakteristik yapısı ve özelliklerini korur. FRP kompozitler çelik veya alüminyum gibi geleneksel yapı malzemelerinden farklı özellik gösterirler. FRP kompozitler anizotropik yani uygulanan yük yönünde farklı özellik ve davranış gösterirler.

FRP-Lif Takviyeli Polimer Kompozit Malzemenin Bileşenleri

Lifler
Lif takviyeli polimer (FRP) kompozitler bünyesinde liflerin ana görevleri, yükü taşımak ve FRP’de rijitlik, mukavemet, termal kararlılık ve diğer yapısal özellikleri sağlamaktır. FRP kompozitinin performansı, liflerin tipi, hacim oranı, yönü ve matrisin mekanik özellikleri ile değerlendirilebilir. Liflerin yönü, yapısal elemanın yükleme yönü ile aynı yönde olursa liflerin yüksek mukavemet ve rijitlik özelliklerinden yararlanılabilir. Kompozit malzemede, lifler genellikle matris hacminin %30 – %70’ini oluşturur. Yapısal uygulamalar için kullanılan kompozitlerdeki en yaygın lif türleri “cam, aramid ve karbondur”.

Karbon Lif
karbon-lif-Yapısal mühendislik uygulamalarında dayanımları nedeniyle karbon lifler güçlendirme için yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon lifler çok dayanıklıdır ve sıcak ve nemli ortamlarda ve yorulma yüklerine maruz kaldıklarında çok iyi performans gösterirler. Nemi emmezler. Uzunlamasına yönlerinde negatif veya çok düşük ısıl genleşme katsayısına sahiptirler, bu da onlara mükemmel boyutsal kararlılık kazandırmaktadır. Bununla birlikte, bu lifler termal ve elektriksel olarak iletkenlerdir. Karbon lifler çok yüksek yorulma ve sünme direncine sahiptir. Bu liflerin darbe dayanıklılığı, aramid ve cam liflerden daha azdır. İlk çıktığında karbon lifler maliyet bakımından pahalı olmasına rağmen, bu malzemenin tüketimi büyük ölçüde arttıkça ve kalite iyileştikçe, maliyet önemli ölçüde azalmıştır. Genel bir kural olarak, lifin çapı ne kadar küçük olursa, mukavemeti o kadar yüksek olmaktadır, ancak çoğu zaman çap küçüldükçe maliyet artmaktadır

Cam Lif
Cam liflerin karakteristik özellikleri, yüksek mukavemet, kimyasallara karşı yüksek dirençli olması ve düşük maliyetli olmasıdır. Cam liflerin dezavantajları düşük çekme modülü, taşınırken aşınmaya karşı direncinin düşük olması, nispeten düşük yorulma direncine sahip olmaları ve kırılgan olmalarıdır.

cam-lif-imgCam lifler ayrıca sünme kopmasına karşı hassastır ve uzun süreli gerilmeler altında mukavemet kaybederler. Cam liflerin yüke dayanma sınırı genellikle en yüksek mukavemetin % 60’ından daha azdır.

Aramid Lif
aramid-lif-imgBu lifler bugün kullanılan takviye lifleri arasında en düşük özgül ağırlığa ve en yüksek çekme-mukavemet-ağırlık oranına sahiptir. Cam liften % 43 daha hafif ve çoğu karbon lifden yaklaşık % 20 daha hafiftirler. Yüksek mukavemete ek olarak, lifler ayrıca kimyasal ve termal bozulmanın yanında aşınma ve darbeye karşı da iyi bir direnç gösterirler. Karbon lifleri gibi, lif uzunlamasına yönünde negatif genleşme katsayısına sahiptirler. Nispeten yüksek fiyatlı olması, kesme ve işlenmedeki zorlukları, yüksek nem emme, düşük erime sıcaklıkları ve nispeten zayıf basınç özellikleri onları yapısal mühendislik uygulamalarında FRP kompozit için daha az kullanılır hale getirmiştir.

Matris
Matris, lifleri birbirine bağlayan FRP kompozitinin polimer bileşenini ifade eder. Yapısal kompozit malzemeler için matris, en yaygın olanı termoset tipi veya termoplastik tipte olabilir. Polyester, vinylester ve epoksi, yüksek performanslı takviye lifleri ile kullanılan en yaygın kullanılan polimerik matris malzemeleridir. Epoksiler polyester ve vinil esterlerden daha pahalıdır, ancak genel olarak daha iyi mekanik özelliklere ve olağanüstü dayanıklılığa sahiptirler.
Yüklerin çoğu, lifler tarafından paylaşıldığı için matrisler FRP kompozitin dayanımına önemli bir katkıda bulunmazlar. Matris reçinesinin ana fonksiyonları, takviye lifleri arasındaki gerilmeyi transfer etmek, lifleri bir arada tutmak için bir tutkal görevi görmek ve lifleri mekanik ve çevresel hasara karşı korumaktır. Matrisler düşük büzülme ve termal genleşme katsayısı, yükü liflere transfer etmek için elastikiyet, yüksek sıcaklıkta dayanım, mükemmel kimyasal direnç ve boyutsal stabilite gibi özelliklere sahiptir. . Kompozitlerin başarılı bir şekilde güçlendirme uygulamalarında kulanılması, matris ve takviye lifleri arasında güçlü bir yapışma ve arayüzey kuvvetleri gerektirir, ayrıca bu güçlü etkileşimin her türlü yükleme sırasında korunması gerekmektedir. Lifler arasında oluşturulan kesme kuvvetleri matrisin özellikleriyle sınırlıdır. Matrisin liflerden daha yüksek bir birim şekil değiştirme kabiliyetine sahip olması önemlidir. Eğer değilse, lifler gücünü kaybetmeden önce matriste çatlaklar olacaktır ve lifler korunmayacaktır.