Production and characterization of low mass high temperature resistant polymer-based advanced composite material

Abstract

Bu çalışmada, karbon fiber takviye edilmiş termoset ve termoplastik poliimid matriksli ileri kompozit laminatlar (dış yüzeyler) ve poliimid köpüklerden (çekirdek malzemeleri) oluşan yüksek ısı dirençli poliimid bazlı gelişmiş tabakalı kompozitler sunulmaktadır. CF takviyeli ileri kompozitlerin imalatında çeşitli sentezlenen öncü poliimid reçineleri kullanılmıştır. Bu öncü PI reçineleri, poli (amik asit), poly (ester amin) tuzları ve poli (amik asit) amonyum tuzları olarak sentezlendi. Poli (amik asit) amonyum tuz öncü PI reçinesinden elde edilen CF takviyeli ileri seviye kompozit imalatı yeni bir metot olarak uygulandı. Bu metottan elde edilen CF takviyeli termoplastik poliimid kompozit, bu çalışmadaki ve literatürdeki diğer gelişmiş kompozitlere kıyasla üstün mekanik özellikler ve gelişmiş termal özellikler sergiledi. Diğer yandan CF takviyeli termoset PI matriksli ileri kompozit malzemeler 400 ˚C’e kadar oldukça gelişmiş depolama modülü ve olağanüstü termal kararlılık sergilemiştir. Bunlara ek olarak, nadik anhidrid sonlu poli (amik asit) PI öncü reçinesinden elde edilen CF takviyeli termoset kompozit ise, bahsedilen termal özelliklerin yanı sıra bu çalışmadaki ve literatürdeki diğer gelişmiş kompozitlere kıyasla üstün mekanik özellikler sergiledi. Bu iki gelişmiş termoplastik ve termoset kompozit diğer kompozitler arasından öne çıktı ve ısı dirençli tabakalı kompozitler için yüzey malzemesi olarak kullanıldılar. Isı dirençli tabakalı kompozitlerde aynı zamanda iki çeşit düşük yoğunluklu kor malzeme kullanıldı. Bu kor malzemeler için izosiyanat bazlı poliimid köpükler sentezlendi. Bu poliimid köpükler farklı seviyede basma özellikleri sergilediler. Bunlara ek olarak bu iki malzemeyi birleştirerek tabakalı yapıyı elde etmek için termosetleşebilen poliimid öncü yapıştırıcı reçine sentezlendi. Ortaya çıkan ısı dirençli tabakalı yapılar yüksek seviyede basma ve eğme dayanımları sergilediler.

This study presents heat-resistant polyimide based advanced composite sandwich panels consisting of carbon fiber reinforced PI matrix thermoset and thermoplastic advanced composite laminates (outer faces) and PI foams (core materials). CF-reinforced thermoset and thermoplastic PI matrix advanced composite laminates were manufactured by synthesizing various PI precursors. These precursors were synthesized as poly (amic acid), poly (ester amine) salt and poly (amic acid) ammonium salt. By using these PI precursors, thermoplastic and thermoset advanced composite faces were obtained. The poly (amic acid) ammonium salt precursor resin was applied as a novel method for manufacturing these advanced composites. The thermoplastic composite obtained from the ammonium salt precursor exhibited superior mechanical properties and enhanced thermal properties in comparison to the other advanced composites in this study and those in the literature. On the other hand, the thermosetting composites exhibited highly enhanced storage modulus values up to 400 ◦C and outstanding thermal stability. The thermosetting composite that was obtained from the nadic anhydride terminated poly (amic acid) precursor exhibited high mechanical properties besides its thermal properties. These two advanced composites became prominent and were used for outer faces of the heat resistant sandwich composites. The heat resistant sandwich composites had also two kinds of core materials with low densities. Isocyanate-based PI foams were synthesized and used as core materials. These foams presented different compressive properties. In addition to this, thermosetting adhesive polyimide precursor resin was synthesized to bond these produced outer faces and cores. These sandwiches exhibited high compressive and flexural properties