Částicové kompozity vyztužené krátkými vlákny
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato diplomová práce zkoumá vliv vyztužení krátkých vláken v částicovém kompozitu s polymerní matricí a vliv jeho struktury na mechanické vlastnosti. Studuje lomovou houževnatost v závislosti na přídavku krátkých polyvinylalkoholových (PVAL) vláken, nanosiliky a práškového polymethylmethakrylátu (PMMA) do dimethakrylátové matrice. Vytvrzování matric bylo charakterizováno pomocí diferenční kompenzační fotokalorimetrie. Vnitřní struktura kompozitu a morfologie lomu byla studována s použitím skenovacího elektronového mikroskopu. U testovaných zkušebních vzorků byly změřeny moduly pružnosti, pevnosti a stanoveny kritické hodnoty faktoru intenzity napětí a rychlosti uvolňování energie. Ze získaných poznatků vyplývá, že limitní hodnotou obsahu krátkých vláken jsou 4 obj. %. Při tomto obsahu vláken se sice významně zvýší houževnatost materiálu, ale zároveň se sníží rovnoměrná distribuce vláken a snadnost přípravy materiálu. V rámci možných aplikací se také zhorší manipulovatelnost s tímto materiálem. Obsah vláken 2 ± 0,5 obj. % je přijatelným kompromisem mezi dobrou zpracovatelností, rovnoměrnou distribucí vláken a požadovanými mechanickými vlastnostmi. Při studiu lomových ploch materiálu docházelo k různým porušením vláken (vytahování z matrice, plastická deformace, fibrilace na povrchu vláken, lom) v závislosti na typu použité matrice a plniva.
This diploma thesis examines the effect of short fiber reinforcement in particle composite with a polymer matrix and the effect of its structure on the mechanical properties. It studies the refraction toughness depending on the addition of short polyvinylalcohol fibers (PVAL), nanosilica and pulverized polymethylacrylate (PMMA) to a dimethylacrylate matrix. Matrix strengthening was characterised with the help of differential compensation photocalorimetry. The inner structure of the composite and the morphology of fracture were studied using a scanning electron microscope. For the tested samples, the modules of elasticity and toughness were measured, the critical values of stress intensity factor and the energy release rate were determined. The findings suggest that the limit value of short fibers content is 4 vol. %. This content of fibers significantly increases the tenacity of the material but at the same time the uniform distribution of fibers and the ease of preparation of the material decrease. Within the possible applications, the manipulation of this material worsens as well. The fibers content of 2 ± 0.5 vol. % is an acceptable compromise between good treatability, uniform distribution of fibers and the required mechanical properties. During the study of the fracture surfaces of the material, different types of fibers disruption were witnessed (extraction from the matrix, plastic deformation, fibrillation on the surface of the fibers, fracture) depending on the type of used matrix and filling.
This diploma thesis examines the effect of short fiber reinforcement in particle composite with a polymer matrix and the effect of its structure on the mechanical properties. It studies the refraction toughness depending on the addition of short polyvinylalcohol fibers (PVAL), nanosilica and pulverized polymethylacrylate (PMMA) to a dimethylacrylate matrix. Matrix strengthening was characterised with the help of differential compensation photocalorimetry. The inner structure of the composite and the morphology of fracture were studied using a scanning electron microscope. For the tested samples, the modules of elasticity and toughness were measured, the critical values of stress intensity factor and the energy release rate were determined. The findings suggest that the limit value of short fibers content is 4 vol. %. This content of fibers significantly increases the tenacity of the material but at the same time the uniform distribution of fibers and the ease of preparation of the material decrease. Within the possible applications, the manipulation of this material worsens as well. The fibers content of 2 ± 0.5 vol. % is an acceptable compromise between good treatability, uniform distribution of fibers and the required mechanical properties. During the study of the fracture surfaces of the material, different types of fibers disruption were witnessed (extraction from the matrix, plastic deformation, fibrillation on the surface of the fibers, fracture) depending on the type of used matrix and filling.
Description
Citation
KROČOVÁ, B. Částicové kompozity vyztužené krátkými vlákny [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie, technologie a vlastnosti materiálů
Comittee
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (předseda)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
doc. RNDr. Jaroslav Petrůj, CSc. (člen)
prof. Ing. Tomáš Svěrák, CSc. (člen)
prof. Dr. Ing. Martin Palou (člen)
Date of acceptance
2012-06-05
Defence
Studentka seznámila komisi s výsledky své diplomové práce orientované do oblasti studia kompozitů. V diskuzi zodpověděla na otázky členů komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení