COMPUTATIONAL STUDY OF THE INTERLOCKING MECHANISM IN POLYACETAL-CARBON FIBER COMPOSITES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS-Thesis-Albalawi_Final.pdf Restricted to Repository staff only until 23 August 2024. Download (7MB)

Arabic Abstract

ان التحول الى المواد المركبة غير المعدنية هدف يسعى له العالم بشكل عام و المملكة العربية السعودية بشكل خاص. حدد هذا الهدف بناء على الحاجة لاستخدام مواد مستدامة صديقة للبيئة تعود بالنفع الاقتصادي. ان البحث في المواد المركبة يصب في صلب برامج التحول الوطني عبر مشاريع استدامة الطلب على المواد البترولية و مشتقاتها. في هذا البحث سوف نقدم دراسة لتاثير إضافة انابيب الكربون متانهية الصغر في منطقة إلتقاء البولي أسيتال و سطح الياف الكربون بهدف تعزيز التشابك و الارتقاء بالقدرة الميكانيكية لهذه المادة المركبة. في هذه الدراسة سوف نبدأ ببناء نماذج للمادة المركبة و من ثم محاكاة الفصل بين هذه المواد و قياس قوة التشابك بينها مستخدمين المحاكاة الجزيئية. النماذج للمادة المركبة سوف تختلف عن بعضها في نوعية البولي أسيتال المستخدم و كمية انابيب الكرون متناهية الصغر. الاستنتاج المتوصل اليه ان اضافة اربع في المئة فقط من انابيب الكربون متناهية الصغر في المادة المركبة من نوع كوبوليمر سيعزز من القدرة على التشابك. الافراط في الاضافة سوف يقوم بتأثير معاكس حيث ستتكون تجمعات لانابيب الكربون في هذه المادة المركبة تضعف من القدرة على التشابك. ستتميز المادة المركبة تحت الدراسة بخواص ميكانيكية و مقاومة للمواد القلوية تجعل منها بديل مناسب للمواد المعدنية المستخدمة في النقل و التخزين.

English Abstract

The shift towards non-metallic materials is an industrial objective globally and in the kingdom of Saudi Arabia. This objective is based on environmental sustainability goals and economic advantages represented in lower operational and corrosion costs. Innovative composites research is also in line with industrial initiatives proposed by the oil sustainability program in Saudi Arabia. This research aims to provide a comprehensive evaluation of the effect of adding Single wall Carbon nanotubes on the surface of Polyacetal – Carbon fibre composite. The mission is to quantify the effects on the interfacial energy, adhesion, and eventually mechanical performance. A series of molecular dynamics simulations is carried out using Large-scale atomic molecular massively parallel simulator on modelled structures of this composite to achieve this goal. The models vary between the two types of polyacetals, Homopolymer and copolymer, along with different loadings of carbon nanotubes 2%, 4% and 6%. The addition of up to 4% SWCNT on the surface improved the mechanical interlocking of the copolymer polyacetal. Further increase would cause agglomerations and therefor lower interfacial strength. The significance of this proposed composite is in the high strength of the Carbon fibres and chemical stability of the Polyacetals. This Thermoplastic-CF composite can be developed for oil and gas storage and transportation applications. It can also be of a great value when looking for a recyclable eco-friendly substitution of Thermoset-CF composites. The value of this research can also be realized by polyacetals producers when targeting suitable CF composite applications for their product.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Research Research > Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Materials Science and Engineering
Committee Advisor:	Al-Sayoud, Abduljabar
Committee Members:	Baroud, Turki and Falath, Wail and Drmosh, Qasem and Verghese, Nikhil
Depositing User:	HOMOUD ALBALAWI (g202102270)
Date Deposited:	27 Aug 2023 08:08
Last Modified:	27 Aug 2023 08:08
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142485