بررسی تجربی خواص مکانیکی لولههای نانوکامپوزیتی پلی اتیلن پرچگال/الیاف شیشه/نانولوله کربنی تولید شده به روش اکستروژن به منظور کاربرد در خطوط لوله نفت و گاز
محورهای موضوعی : نانومواد
محمد کیانی
1
(گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران)
ولی پروانه
2
(گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران)
علی دادرسی
3
(گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران)
محمد عباسی
4
(گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران)
کلید واژه: خواص مکانیکی, نانوکامپوزیت, نانولوله کربنی, الیاف شیشه, پلی اتیلن پرچگال,
چکیده مقاله :
در این پژوهش، لولههای پلی اتیلن پرچگال (HDPE) توسط الیاف شیشه (GF) و نانولولههای کربنی (CNTs) به روش اکستروژن به منظور کاربرد در خطوط لوله نفت و گاز تقویت شدهاند. برای این منظور از یک دستگاه اکسترودر جدید با قابلیت بازفرآوری و ترکیب مذاب HDPE با نانولولههای کربنی در قسمت سیلندر و ماردون دستگاه استفاده شده است. لولههای نانوکامپوزیتی برای درصد وزنی ثابت از الیاف شیشه و درصدهای وزنی مختلف از نانولوله کربنی چند دیواره (5/0، 1، 5/1 و 2) تهیه شدهاند. خواص مکانیکی لولههای نانوکامپوزیتی تولیدی توسط آزمایش استاندارد کشش ASTM-D3039 مورد مطالعه قرار گرفته است. در بهترین حالت با افزودن 2% وزنی نانولوله کربنی به همراه الیاف شیشه و همچنین دو بار تکرار بازفرآوری، مدول یانگ و استحکام کششی نهایی لوله نانوکامپوزیتی به ترتیب حدود 150% و 163 % افزایش مییابند. همچنین تجزیه و تحلیل گرمایی DSC بر روی نمونههای نانوکامپوزیت نیز برای بررسی ارتباط مناسب میان ماتریس HDPE و نانولولههای کربنی نشان میدهد که آنتالپی تبلور از J/g 33/106 برای پلی اتیلن خالص تا J/g 65/210 برای پلی اتیلن با 2% وزنی نانولوله کربنی افزایش یافته است. مورفولوژی سطح مقاطع شکست با استفاده از SEM به منظور بررسی پراکندگی CNTs و بررسی مکانیسم شکست در ماتریس انجام شده است. نتایج نشان میدهند که لولههای نانوکامپوزیتی پلی اتیلن پرچگال/الیاف شیشه/نانولوله کربنی میتوانند در خطوط لوله نفت و گاز جایگزین مناسبی برای لولههای فولادی API 5L گرید A با استحکام کششی نهایی حدود MPa 335 باشند.
_||_