Epoksidinės dervos kompozito su anglies nanovamzdeliais savybių tyrimas

Magistrantūros baigiamajame darbe buvo analizuojamas dvikomponentis kompozitas, sudarytas iš bio epoksidinės dervos ir daugiasienių anglies nanovamzdelių. Lyginami bio epoksidinės dervos ir bio epoksidinės dervos su anglies nanovamzdeliais kompozitų mechaninių savybių rodikliai. Pasirinktos septynios bio epoksidinės dervos ir anglies nanovamzdelių kompozitų kombinacijos, kurios tarpusavyje skyrėsi anglies nanovamzdelių koncentracija matricoje procentais pagal masę: 0,2 %; 0,4 %; 0,6 %; 0,8 %; 2,0 %; 5,0 %; 10,0 %. Kiekvienos rūšies bandinių buvo gaminama po 3 vienetus. Laikantis standartų buvo atlikti tempimo, lenkimo ir mikrokietumo bandymai. Pagal gautus tempimo bandymo rezultatus buvo pastebėta, kad pasirinktų kombinacijų kompozitai nepasiekia bio epoksidinės dervos be priedų rodiklių – parametrų vertės mažėjo, didėjant anglies nanovamzdelių kiekiui. Apkrovos reikšmė su 5,0 % ANV koncentracija gauta 47,0 % mažesnė, t.y. 1087,0 N, lyginant su bio dervos reikšme – 2036,0 N. Mažiausia stiprumo ribos reikšmė gauta su 5,0 % ANV koncentracija – 25,47 MPa, t.y. 35,0 % mažiau, lyginant su bio dervos reikšme – 39,45 MPa. Didžiausias pailgėjimas gautas su bio dervos bandiniais – 2,69 %. Net 2,56 karto mažesnė reikšmė gauta su 5,0 % ANV koncentracija, t.y. 1,05 %. Didėjant anglies nanovamzdelių kiekiui, didėja kompozito trapumas. Vertinant lenkimo ir mikrokietumo bandymų rezultatus, gautos rodiklių reikšmės didėja, didėjant anglies nanovamzdelių kiekiui bio epoksidinėje dervoje. Maksimali vidutinė atlaikoma apkrova pasiekta su 0,8 % ANV koncentracija – 162,0 N. Lyginant su bio epoksidinės dervos rezultatu – 128,0 N, buvo gautas 27,0 % geresnis rezultatas. Aukščiausia stiprumo riba lenkiant – 56,98 MPa, gauta su 0,8 % ANV koncentracija. Šis rezultatas 1,5 karto didesnis už epoksidinės dervos kompozito reikšmę. Lenkimo bandymo rodikliai nepriklauso nuo susidariusių anglies nanovamzdelių aglomeracijų, o mikrokietumo rodiklių didėjimas susijęs su vietomis pagerėjusiu anglies nanovamzdelių ryšiu su epoksidiniu tinklu.

The master's thesis study explored and described two components composite consisting of epoxy resin and multiwalled carbon nanotubes. The mechanical properties of bio epoxy resins and bio epoxy resins with carbon nanotube composites were analysed. Different combinations of bio-based epoxy resin and carbon nanotube composites were selected, which varied in the concentration of carbon nanotubes in the matrix as a percentage by mass: 0,2 %; 0,4 %; 0,6 %; 0,8 %; 2,0 %; 5,0 %; 10,0 %. Three units of each type of sample were produced. Tensile, bending and hardness tests were conducted experimentally. Based on the results of the tensile test, it was stated that the composites of the selected combinations do not reach the bio-based epoxy resin indicators without additives – the values of parameters decreased with increasing amount of carbon nanotubes. The load value – 1087,0 N, was 47,0 % lower with 5,0 % CNT concentration compared to the bio resin value – 2036,0 N. The lowest tensile strength value (25,47 MPa) was obtained with 5,0 % concentration of CNT, it is 35,0 % lower compared to the value of bio resin (39,45 MPa). The highest elongation was achieved with bio resin samples – 2,69 %. With a composite concentration of 5,0 % CNT, this value – 1,05 %, is 2,56 times lower. When the amount of carbon nanotubes increases, the brittleness of the composite also increases. The experimental test results showed that bending and microhardness values increase with the amount of carbon nanotubes in the bio epoxy resin. The maximum average load value was reached with 0,8 % CNT concentration – 162,0 N. Compared to the bio epoxy resin result – 128,0 N, the result is better by 27,0 %. The highest flexural strength value – 56,98 MPa, was obtained with a 0,8 % concentration of CNT. This result is 1,5 times higher than the value of the epoxy resin composite. The values of the bending test do not depend on the agglomerations of carbon nanotubes, and the increase of microhardness values is associated with improved bonding of carbon nanotubes to the epoxy network.