Carbon Nanotubes are thought to have tremendous potential as reinforcements for the next generation of composite materials. In the past decade, the enhancing effects of the nanotubes on the mechanical, electrical as well as multi-functional properties of polymer composites have been reported. However, the same nanotubes/polymer composites investigated by different research groups, in many cases, do not show a good agreement with one another. The root cause of this variability is believed to lie in the processing methodology employed to prepare the composites. Before one can propose an ideal and systematic processing condition, it is imperative to have a fundamental understanding of the effect of these nanotubes on the processing of the nanotube-based composites. In this study, the effect of 0.2wt.% functionalized single walled carbon nanotubes on the various thermo mechanical and thermo chemical properties of aerospace grade epoxy was investigated. Namely, the thermal degradation, rheological behavior, cure kinetics as well as the thermal expansion behavior of the epoxy were addressed. In addition, the effect of the application small quantity of nanotube/epoxy composite film on the interlaminar shear strength (ILSS) of a conventional laminated carbon fibre/epoxy prepregs was also investigated. The characterization results show that the presence of the nanotubes has a very significant effect on some of the inherent physical and chemical properties of the epoxy. The presence of these nanotubes leads to a delay in the degradation temperature of the epoxy. The viscosity sees a seven-fold increase at room temperature and the resin also gels at a lower temperature in the presence of the nanotubes. At the same time, the total heat of reaction is also lowered on addition of the nanotubes. The mechanical test, however, shows that the addition of the nanotube/epoxy film does not affect the ILSS of the laminated carbon fibre/epoxy composite. This ILSS value is also found to be dependant on the controlled alignment of the nanotubes and the method of application of the film at the interfaces of the laminates. Finally, it was observed that the nanotubes, when used in such low contents, also had no effect on the thermo mechanical properties of the epoxy. / Les nanotubes de carbone sont considérés comme ayant un potentielénorme pour assurer le rôle de renforts dans la prochaine génération de matériauxcomposites. Dans les décennies précédentes, les effets des nanotubes surl'amélioration des propriétés mécaniques, électriques et multi-fonctionnelles despolymères ont été révélés. Par contre, dans la plupart des cas, les études réaliséespar différents groupes de recherche et portant sur les mêmes composites faits depolymère renforcé de nanotubes ne présentent pas toutes des résultatscomparables. La cause majeure de cette variabilité est la méthodologie utiliséelors du procédé de fabrication de ces composites. Avant que quiconque ne suggèreune méthodologie idéale et systématique, il est impératif de comprendre les basesfondamentales de l'effet des nanotubes sur le procédé de fabrication. Dans cetterecherche, les effets des nanotubes de carbone à paroi simple sur les propriétésthermo mécaniques et thermo chimiques d'une résine époxy de gradeaéronautique ont été investigués. Les caractéristiques étudiées comprennent ladégradation thermique, le comportement rhéologique, la cinétique depolymérisation, ainsi que l'expansion thermique. L'effet de l'application d'unfilm de nanotube/époxy sur la résistance interlaminaire au cisaillement aégalement été étudié avec un préimprégné conventionel de fibre de carbone etd'époxy. Les résultats de caractérisation montrent que les nanotubes ont un effetsignificatif sur certaines propriétés physiques et chimiques inhérentes à l'époxy.La présence des nanotubes crée un délai dans la température de dégradation del'époxy. La viscosité de la résine est 7 fois plus élevée à la température de la pièceet sa température de gélification est inférieure. De plus, la chaleur totale deréaction est diminuée. Par contre, les tests mécaniques montrent que l'applicationd'un film de nanotube/époxy ne cause pas de changement dans la résistanceinterlaminaire au cisaillement d'un préimprégné de fibre de carbone et d'époxy.Par ailleurs, cette valeur de résistance est dépendante de l'alignement desnanotubes et de la méthode d'application du film sur les interfaces du laminé.Finalement, il a été observé que les nanotubes n'ont aucun effet sur les propriétésthermo mécaniques.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.99617 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Adhikari, Kamal. |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Mechanical Engineering.) |
| Rights | © Kamal Adhikari, 2007 |
| Relation | alephsysno: 002602941, proquestno: AAIMR32575, Theses scanned by UMI/ProQuest. |
Page generated in 0.0021 seconds