Introduction to Composite Materials and Structures Electrical Engineering (EE) Notes | EduRev

Electrical Engineering (EE) : Introduction to Composite Materials and Structures Electrical Engineering (EE) Notes | EduRev

 Page 1


IntroductiontoComposite Introduction to Composite 
Materials and Structures
NachiketaTiwari Nachiketa Tiwari
Indian Institute of Technology Kanpur
Page 2


IntroductiontoComposite Introduction to Composite 
Materials and Structures
NachiketaTiwari Nachiketa Tiwari
Indian Institute of Technology Kanpur
Lecture 8
ThermosetMatrix Materials
Page 3


IntroductiontoComposite Introduction to Composite 
Materials and Structures
NachiketaTiwari Nachiketa Tiwari
Indian Institute of Technology Kanpur
Lecture 8
ThermosetMatrix Materials
Thermoset: Polyesters y
• Polyesters, and epoxies are very popular as thermosetmatrix materials. 
Oth th t til df ti li ti il t Other thermosetmaterials used for matrix applications are vinylesters, 
polyimides, and phenolics.
• Polyesters: Polyester matrix material is produced by “curing” a “polyester 
resin” using a “curing agent”. Polyester resin comes in solid form. It is 
essentiallyunsaturatedpolyester Thestructureofunsaturatedpolymer essentially unsaturated polyester. The structure of unsaturated polymer 
constitutes of mutually disconnected long chains of linear polymers. 
• These long polymeric chains have a series of unsaturated bonds, occurring 
periodically along their length. It is at these locations, that cross-linking 
canoccur. can occur.
• This is accomplished by providing for reactive and polymerizable
monomers such as styrene at these unsaturated bond locations. 
Page 4


IntroductiontoComposite Introduction to Composite 
Materials and Structures
NachiketaTiwari Nachiketa Tiwari
Indian Institute of Technology Kanpur
Lecture 8
ThermosetMatrix Materials
Thermoset: Polyesters y
• Polyesters, and epoxies are very popular as thermosetmatrix materials. 
Oth th t til df ti li ti il t Other thermosetmaterials used for matrix applications are vinylesters, 
polyimides, and phenolics.
• Polyesters: Polyester matrix material is produced by “curing” a “polyester 
resin” using a “curing agent”. Polyester resin comes in solid form. It is 
essentiallyunsaturatedpolyester Thestructureofunsaturatedpolymer essentially unsaturated polyester. The structure of unsaturated polymer 
constitutes of mutually disconnected long chains of linear polymers. 
• These long polymeric chains have a series of unsaturated bonds, occurring 
periodically along their length. It is at these locations, that cross-linking 
canoccur. can occur.
• This is accomplished by providing for reactive and polymerizable
monomers such as styrene at these unsaturated bond locations. 
Thermosets: Polyesters y
• Towards this end, polyester resin is dissolved in styrene. This monomer 
(styrene)actsasacross linkingagentbetweenlonglinearpolymeric (styrene) acts as a cross-linking agent between long linear polymeric 
chains of polyester. Further, it reduces viscosity of the polyester, thereby 
helping the processing.
• However, the cross-linking process does not happen by mere presence of 
styrene. The cross-linking process needs a “trigger” or “initiation”.Thisis 
li h db dditi f ll t f“i t” l k accomplished by addition of a small amount of “curing agent” also known 
as “initiator”. Benzoylperoxide is a very popular curing agent for 
polyesters.
• The cross-linking process reaction does not have any by-products since all 
of styrene gets used up for purposes of cross-linking polymeric chains.
• This is an exothermic reaction, which occurs at room temperature and at 
atmosphericpressure.Thechemicalundergoesshrinkageduringthis atmospheric pressure. The chemical undergoes shrinkage during this 
process.
Page 5


IntroductiontoComposite Introduction to Composite 
Materials and Structures
NachiketaTiwari Nachiketa Tiwari
Indian Institute of Technology Kanpur
Lecture 8
ThermosetMatrix Materials
Thermoset: Polyesters y
• Polyesters, and epoxies are very popular as thermosetmatrix materials. 
Oth th t til df ti li ti il t Other thermosetmaterials used for matrix applications are vinylesters, 
polyimides, and phenolics.
• Polyesters: Polyester matrix material is produced by “curing” a “polyester 
resin” using a “curing agent”. Polyester resin comes in solid form. It is 
essentiallyunsaturatedpolyester Thestructureofunsaturatedpolymer essentially unsaturated polyester. The structure of unsaturated polymer 
constitutes of mutually disconnected long chains of linear polymers. 
• These long polymeric chains have a series of unsaturated bonds, occurring 
periodically along their length. It is at these locations, that cross-linking 
canoccur. can occur.
• This is accomplished by providing for reactive and polymerizable
monomers such as styrene at these unsaturated bond locations. 
Thermosets: Polyesters y
• Towards this end, polyester resin is dissolved in styrene. This monomer 
(styrene)actsasacross linkingagentbetweenlonglinearpolymeric (styrene) acts as a cross-linking agent between long linear polymeric 
chains of polyester. Further, it reduces viscosity of the polyester, thereby 
helping the processing.
• However, the cross-linking process does not happen by mere presence of 
styrene. The cross-linking process needs a “trigger” or “initiation”.Thisis 
li h db dditi f ll t f“i t” l k accomplished by addition of a small amount of “curing agent” also known 
as “initiator”. Benzoylperoxide is a very popular curing agent for 
polyesters.
• The cross-linking process reaction does not have any by-products since all 
of styrene gets used up for purposes of cross-linking polymeric chains.
• This is an exothermic reaction, which occurs at room temperature and at 
atmosphericpressure.Thechemicalundergoesshrinkageduringthis atmospheric pressure. The chemical undergoes shrinkage during this 
process.
Thermosets: Polyesters y
• Properties of polyesters can be modified and tailored as per design 
itTd thi d l ibl b iltd requirements. Towards this end, several variables can be manipulated. 
Some of these variables are:
– Raw materials used for producing polyester resin: Typically, polyester resin is produced 
from reaction of diethyleneglycol, and maleicacid. However, by selecting alternative 
glycols and acids, properties of final polyester matrix material may be modified.
– Solvent monomers: Styrene is a very popular monomer used to cross-link polyester 
chains However othermonomersmayaswellbeusedforpurposesofmodifyingmatrix chains. However, other monomers may as well be used for purposes of modifying matrix 
material’s properties.
– Processing variables
CommonlyUsed Properties of ThermosetPolyester
Specificgravity 1.1 to 1.4
Tensile modulus (MPa) 2000 to 4400
Tensile strength (MPa) 33to 104
CTE (per million per C) 55 to 100
Water absorption (% over24 hrs) 0.15 to 0.65
Read More
Offer running on EduRev: Apply code STAYHOME200 to get INR 200 off on our premium plan EduRev Infinity!

Related Searches

Exam

,

practice quizzes

,

pdf

,

Introduction to Composite Materials and Structures Electrical Engineering (EE) Notes | EduRev

,

MCQs

,

Objective type Questions

,

Introduction to Composite Materials and Structures Electrical Engineering (EE) Notes | EduRev

,

ppt

,

study material

,

Viva Questions

,

video lectures

,

Important questions

,

Free

,

Extra Questions

,

Previous Year Questions with Solutions

,

Semester Notes

,

Introduction to Composite Materials and Structures Electrical Engineering (EE) Notes | EduRev

,

Summary

,

Sample Paper

,

mock tests for examination

,

past year papers

,

shortcuts and tricks

;