Thermoplastic composites for automotive applications

Diplomová práca sa zaoberá prípravou teromplastických kompzoitov s PMMA a PC matricou s potenciálnym využitím v automobilovom priemysle. Ako výstuž boli použité krátke sklenené, uhlíkové a PBO (poly(p-fenylén benzobisoxazol)) vlákna známe pod obchodným názvom Zylon®. Práve do PBO vlákien boli vkladané veľké nádeje vzhľadom na ich ohromujúce mechanické vlastnosti. Vplyv objemového zlomku vlákien na modulu pružnosti, pevnosť a ťažnosť kompozitov bol skúmaný. Experimentálne zistený modul pružností bol porovnaný so semi-empirickým Halpin-Tsai modelom. Prídavok sklenených a uhlíkových vlákien viedol k značnému zvýšeniu modulu pružnosti. Ukázalo sa, že po istej hodnote objemového zlomku dochádza k poklesu pevností kompozitov v dôsledku zvyšujúceho sa počtu defektov. Prídavok PBO vlákien preukázal len nepatrný vystužujúci efekt. Viskoelastické vlastností kompozitov boli skúmané pomocou dynamicko mechanickej analýzy (DMA). Termogravimetrická analýza (TGA), konfokálna laserová rastrovacia mikroskopia (CLSM) a rastrovacia elektrónová mikroskopia (SEM) boli využité k štúdiu štruktúry kompozitov.This diploma thesis deals with thermoplastic composites based on PMMA and PC matrix with potentially usage in automotive applications. Glass, carbon and PBO (poly(p-phenylene benzobisoxazole)), with trademark name Zylon®, fibers were used as reinforcement. Lot of expectations was put into PBO fibers based on their tremendous mechanical properties. Effect of fiber volume fraction on tensile modulus, tensile strength and ductility was investigated and experimental data were compared with semi-empirical Halpin-Tsai model. Increasing glass and carbon fiber volume content led to relatively high tensile modulus but tensile strength decreased after specific fiber volume content due to increasing number of defects. PBO fibers showed almost no reinforcing effect. Dynamic mechanic analysis (DMA) served for evaluation of viscoelastic properties of composites. Thermo-gravimetric analysis (TGA), confocal laser scanning microscopy (CLSM) and scanning electron microscopy (SEM) were used to study the structure of composites.