Investıgation on mechanical and electrical properties of carbon nano-tubes reinforced polycarbonate nano-composite material

ÖZETKARBON NANO-TÜP TAKVİYELİ POLİKARBONAT NANOKOMPOZİT MALZEMENİN MEKANİK VE ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİKarbon nano-tüpler, çok yüksek çekme dayanımı, elektriksel ve ısıl iletkenlik gibi üstün malzeme özelliklerine sahiptir. Bu nano-boyutlu tüpler daha sağlam ve/veya iletken mühendislik kompozitleri üretmek için son yıllarda birçok matris içinde takviye malzemesi olarak kullanılmaya başlanmıştır. Plastikler ise kolay işlenebilme avantajlarından dolayı bu kompozitler için en çok tercih edilen matris malzemelerinden olmuştur.Bu çalışmada karbon nano-tüp katkısının PC polimerinin elektriksel ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi ölçülmüş ve test sonuçlarının sebepleri irdelenmiştir.Bu amaçla, %15 ağırlık oranında çok duvarlı karbon nano-tüp (MWNT) içeren Polikarbonat (PC) + Karbon nano-tüp (CNT) bileşiği (masterbatch), çift vidalı ekstrüzyon makinesi yardımıyla katkısız PC ilave edilerek seyreltilmiş ve sırasıyla %1, %3, %5 oranlarında karbon nano-tüp içeren granüller üretilmiştir. Elde edilen bu granüller plastik enjeksiyon makinesinde eritilerek test numunelerini üretecek plastik kalıbına enjekte edilmiştir. Kalıplanan test numuneleri daha sonra çekme testine, izod darbe testine ve elektriksel iletkenlik testlerine tabi tutulmuştur. Alınan sonuçlar incelendiğinde CNT katkısının PC polimerinin iletkenliğini ve elastikiyet modülünü arttırdığı görülmüş, ancak malzemenin darbe dayanımını önemli ölçüde düşürdüğü gözlemlenmiştir. Diğer taraftan çekme dayanımı ise belirli bir CNT konsantrasyonuna kadar küçük bir artış göstermiş, fakat bu noktadan sonra artan CNT oranına rağmen dikkate değer bir düşüş göstermiştir.ABSTRACTINVESTIGATION ON MECHANICAL AND ELECTRICAL PROPERTIES OF CARBON NANO-TUBES REINFORCED POLYCARBONATE NANO-COMPOSITE MATERIALCarbon nano-tubes have excellent material properties such as very high tensile strength, electrical and thermal conductivity. In recent years, these nano-sized tubes have been started to use as reinforcing material in many matrices for producing stiffer and/or conductive engineering composites. And plastics have been the most preferred matrices for these composites due to their easy processing advantages.In this study, the influence of CNT additive on mechanical and electrical properties of PC polymer was measured and the reasons of test results were investigated.To this end, Polycarbonate (PC) + Carbon nano-tubes (CNT) compound (masterbatch), which contains 15 wt% of multi-walled CNT (MWNT), was diluted in a twin screw extruder by adding some neat PC, and granules containing respectively 1%, 3% ,5% (wt) CNT were produced. The obtained granules were melted by plastic injection machine and injected into a plastic mold which produced test specimens. After that tensile test, izod impact test and electrical conductivity tests were carried out on the molded specimens. When the obtained results evaluated, it was seen that CNT additive improved electrical conductivity and E modulus of PC polymer, but it decreased the impact strength of the material dramatically. The tensile strength, on the other hand, exhibited a small improvement up to a certain amount of CNT concentration, but after that the strength decreased markedly with increasing CNT ratio