Sprenger | The Effects of Silica Nanoparticles in Toughened Epoxy Resins and Fiber-Reinforced Composites | E-Book | www.sack.de
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E-Book, Englisch, 182 Seiten

Sprenger The Effects of Silica Nanoparticles in Toughened Epoxy Resins and Fiber-Reinforced Composites


1. Auflage 2015
ISBN: 978-1-56990-628-6
Verlag: Hanser Publications
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Englisch, 182 Seiten

ISBN: 978-1-56990-628-6
Verlag: Hanser Publications
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark



This work shows how the properties of cured epoxy resins are improved significantly by the addition of surface-modified silica nanoparticles. Addition of nanosilica typically linearly increases both the modulus and the fracture toughness, and compressive strength and fatigue performance can be improved significantly as well. Combining this modification with the classic toughening concept using reactive liquid rubbers or core-shell elastomers leads to hybrid systems, which are characterized by high toughness and stiffness, with further-improved fatigue performance.

Laminates manufactured by using these modified resins exhibit improved performance as well. For the fatigue performance of laminates made from hybrid resins a tenfold increase in cyclic loadings upon failure can be achieved. This makes them especially suitable for highly stressed composites parts such as in automotive applications, aerospace, or wind energy.
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1;Table of contents;6
2;Short Summary;11
3;Kurzzusammenfassung;12
4;1. Introduction;13
4.1;1.1. Motivation;13
4.1.1;1.1.1. References;13
4.2;1.2. Objectives and structure;14
5;2. State-of-the-art of the science and technology;15
5.1;2.1. Manufacturing technologies for fiber-reinforced composites;15
5.1.1;2.1.1. Prepreg methods;16
5.1.2;2.1.2. Filament Winding;17
5.1.3;2.1.3. Pultrusion;18
5.1.4;2.1.4. Injection processes via a mold;18
5.1.5;2.1.5. Infusion processes via a vacuum bag;20
5.1.6;2.1.6. References;21
5.2;2.2. Fiber reinforcements for epoxy resin systems;22
5.2.1;2.2.1. Woven fabrics;22
5.2.2;2.2.2. Unidirectional fabrics;23
5.2.3;2.2.3. Multiaxial fabrics;24
5.2.4;2.2.4. Preforms;24
5.2.5;2.2.5. Fiber Sizing;25
5.2.6;2.2.6. References;26
5.3;2.3. Epoxy resin systems for fiber-reinforced composites;27
5.3.1;2.3.1. Epoxy resins;27
5.3.2;2.3.2. Curing agents for epoxy resins;29
5.3.3;2.3.3. Epoxy resin systems;31
5.3.4;2.3.4. References;32
5.4;2.4. Toughening of epoxy resins;33
5.4.1;2.4.1. Differentiation between toughening and increasing flexibility;33
5.4.2;2.4.2. Reactive liquid rubbers;33
5.4.3;2.4.3. Core-shell rubber particles;35
5.4.4;2.4.4. Thermoplastic particles;36
5.4.5;2.4.5. Self-organizing block copolymers;37
5.4.6;2.4.6. References;38
5.5;2.5. Modification of epoxy resins with SiO2 nanoparticles;40
5.5.1;2.5.1. SiO2 nanoparticles;40
5.5.2;2.5.2. Property improvements of cured bulk resin systems;43
5.5.3;2.5.3. Property improvements of cured bulk hybrid resin systems;44
5.5.4;2.5.4. Property improvements of fiber-reinforced composites;46
5.5.5;2.5.5. References;50
6;3. Results and Discussion;53
6.1;3.1. Property improvements of epoxy resins modified with SiO2 nanoparticles;53
6.1.1;3.1.1. Abstract;53
6.1.2;3.1.2. Introduction;53
6.1.3;3.1.3. Discussion;56
6.1.4;3.1.4. Conclusions;67
6.1.5;3.1.5. References;68
6.2;3.2. Property improvements of epoxy resins modified with SiO2 nanoparticles and elastomers (hybrid systems);71
6.2.1;3.2.1. Abstract;71
6.2.2;3.2.2. Introduction;71
6.2.3;3.2.3. Discussion;74
6.2.4;3.2.4. Conclusions;87
6.2.5;3.2.5. References;88
6.3;3.3. Property improvements of fiber-reinforced composites based on epoxy resins modified with SiO2 nanoparticles;91
6.3.1;3.3.1. Abstract;91
6.3.2;3.3.2. Introduction;91
6.3.3;3.3.3. Discussion;94
6.3.4;3.3.4. Conclusions;106
6.3.5;3.3.5. References;107
6.4;3.4. Property improvements of fiber-reinforced composites based on epoxy resins modified with SiO2 nanoparticles and elastomers (hybrid systems);111
6.4.1;3.4.1. Abstract;111
6.4.2;3.4.2. Introduction;111
6.4.3;3.4.3. Discussion;115
6.4.4;3.4.4. Conclusions;128
6.4.5;3.4.5. References;128
6.5;3.5. Carbon fiber-reinforced composites with epoxy resin modified with reactive liquid rubber and SiO2 nanoparticles;133
6.5.1;3.5.1. Abstract;133
6.5.2;3.5.2. Introduction;133
6.5.3;3.5.3. Experimental;137
6.5.4;3.5.4. Results and discussion;140
6.5.5;3.5.5. Conclusions and outlook;158
6.5.6;3.5.6. References;159
7;4. Summary and outlook;162
7.1;4.1. Summary and outlook;162
7.2;4.2. Zusammenfassung und Ausblick;164
8;5. Bibliography;168



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