EFFECT OF CARBON FIBER CONTENT ON THE MECHANICAL AND TRIBOLOGICAL BEHAVIORS OF POLYURETHANE FOAM MATRIX COMPOSITES

Abstract

ABSTRACT

In this study, the effect of short carbon fibers (SCFs) in different ratios (0.5%, 1% and 1.5%) on the mechanical and tribological properties of polyurethane foam (PU) composites was investigated. The samples were produced via hand lay-up process. A 3-point bending test was applied to examine the mechanical properties of pure polyurethane (PU) foam and composites (SCFs-PU). In addition, the wear resistance properties of the samples were applied under 5N load. The data obtained in this study reveal that the flexural strength of the PU foam-based composite containing 0.5% by weight SCFs is approximately 26.59% higher than the sample containing 1.5% by weight SCF. Therefore, it can be said that adding more SCF to the PU matrix may cause a decrease in the flexural properties of SCFs-PU foam composites. In addition, adding 1.5% by weight SCF to pure polyurethane improved the abrasion resistance property by an average of 43%. As a result, it was determined that the mechanical properties of SCF-PU composites decreased as the SCFs content added to the PU foam material increased. However, the tribological properties of composites are significantly improved with the addition of SCFs.

ÖZET

Bu çalışma, değişik oranlarda (%0,5, %1 ve %1,5) kısa karbon elyafların (SCFs), poliüretan köpük (PU) kompozitlerin mekanik ve tribolojik özelliklerine etkisi incelenmeye çalışılmıştır. Numuneler el yatırması yöntemiyle imal edilmiştir. Saf poliüretan (PU) köpük ve kompozitlerin (SCFs-PU) mekanik özelliklerini incelemek için 3 nokta eğme testi uygulanılmıştır. Ayrıca, numunelerin aşınma direnci özellikleri 5N yük altında uygulanılmıştır. Bu çalışmada elde edilen veriler, ağırlıkça %0,5 SCFs ihtiva eden PU köpük bazlı kompozitin eğme mukavemetinin, ağırlıkça %1,5 SCF içeren numuneden takribi %26,59 daha yüksek olduğunu ortaya koymaktadır. Bu nedenle, PU matrise daha fazla miktarda SCF eklenmesinin, SCFs-PU köpük kompozitlerinin eğme özelliklerinde azalmaya sebep olabileceği söylenebilmektedir. Bunun yanısıra, saf poliüretana ağırlıkça %1,5 SCF ilave edilmesi, aşınma direnci özelliğini ortalama %43 oranında iyileştirmiştir. Sonuç olarak, PU köpük malzemeye eklenen SCFs içeriği fazlalaştıkça SCF-PU kompozitlerinin mekanik özelliklerinin düştüğü tespit edilmiştir. Bununla birlikte, SCFs ilavesi ile kompozitlerin tribolojik özellikleri önemli ölçüde gelişmektedir.