تاثیر نانورس بر روی خواص مکانیکی و پایداری حرارتی نانوکامپوزیت‌های PVC انعطاف‌پذیر به منظور استفاده در روکش لوله‌های نفت و گاز

نانومواد

دوره 15، شماره 53، تیر 1402، صفحه 35-48   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهدی کیانی؛ ولی پروانه^* ؛ محمد عباسی؛ علی دادرسی

گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران

چکیده

در این مقاله، استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی نانوکامپوزیت‌های پی وی سی/نانورس به منظور استفاده در روکش‌های لوله‌های پلیمری نفت و گاز مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از سه نوع نانورس مختلف کلوزیت 10، کلوزیت Na⁺ و کلوزیت20 تا حداکثر سطح بارگذاری phr 5 استفاده شده است. فرآیند اختلاط توسط دو روش میکسر مکانیکی و همگن‌سازی با سرعت بالا با دو فرمولاسیون مختلف برای تولید دو نوع نانوکامپوزیت پی وی سی سفید و شفاف بصورت جداگانه انجام شده و با یکدیگر مقایسه شده‌اند. از پراش اشعه ایکس با زاویه دید گسترده WAXD و همچنین میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM برای مشخصه‌یابی ساختار استفاده شده است. پایداری حرارتی نمونه‌های نانوکامپوزیت پی وی سی با استفاده از یک آون Metrastat PLC مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. با افزایش بارگذاری نانورس تا phr 5 مقدار دمای انتقال شیشه‌ای برای نمونه‌های سفید و شفاف به ترتیب 58% و 35% افزایش یافته و مقاومت نمونه‌های نانوکامپوزیتی نسبت به تغییر رنگ بیشتر شده است. در ادامه خواص مکانیکی نمونه‌های نانوکامپوزیتی تولیدی توسط آزمایش‌های استاندارد تحت تست کشش قرار گرفته و مقادیر مدول یانگ و درصد کشیدگی تا نقطه شکست بدست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از روش همگن‌سازی با سرعت بالا در حدود rpm 9000 در فرآیند اختلاط بر روی خواص مکانیکی نمونه‌های نانوکامپوزیتی بخصوص از بارگذاری نانورس phr 1 به بالا بسیار تاثیرگذار است بطوریکه در بهترین حالت با افزودن phr 5 نانورس کلوزیت 10 به زمینه پی وی سی مقدار مدول یانگ برای نمونه‌های سفید و شفاف به ترتیب 22% و 12% افزایش داشته است.

کلیدواژه‌ها

پی وی سی؛ نانوکامپوزیت؛ نانورس؛ خواص مکانیکی؛ پایداری حرارتی

مراجع

• S. Rahman, V. Mathur, R. Asmatulu, Composite Structures, 187, 2018, 481.
• Hassani Niaki, A. Fereidoon, M. Ghorbanzadeh Ahangari, Composite Structures, 191, 2018, 231.
• H. Othman, M.C. Ismail, M. Mustapha, N. Sallih, K.E. Kee, R.A. Jaal, Progress in Organic Coatings, 135, 2019, 82.
• Nawaz, N. Yusuf, S. Habib, R.A. Shakoor, F. Ubaid, Z. Ahmad, R. Kahraman, S. Mansour, W. Gao, Polymers, 11, 2019, 852.
• Yasir, F. Ahmad, P.S. Yusoff, S. Ullah, M. Jimenez, Surface Engineering, 36, 2020, 334.
• Leszczynska, J. Njuguna, K. Pielichowski, J.R. Banerjee, Thermochimica Acta, 453, 2007, 75.
• Leszczynska, J. Njuguna, K. Pielichowski, J.R. Banerjee, Thermochimica Acta, 454, 2007, 1.
• S. Ray, M. Okamoto, Progress in Polymer Science, 28, 2003, 1539.
• E. Wilkes, J.W. Summers, C. Daniels, “PVC Handbook”, Cincinnati, MU: Hanser Publications, 2005.
• T.D. Stark, H. Choi, P.W. Diebel, Geotechnical Special Publications, 23, 2005, 28.
• Pagacz, K. Pielichowski, Journal of Vinyl and Additive Technology, 15, 2009, 61.
• S. Nazir, M.H.M. Kassim, L. Mohapatra, M.A. Gilani, M.R. Raza, K. Majeed, Nanoclay Reinforced Polymer Composites, 11, 2016, 35.
• Uddin, Current Topics in the Utilization of Clay in Industrial and Medical Applications, 1, 2018, 3.
• Ren, Y. Huang, Y. Liu, X. Tang, Polymer Testing, 24, 2005, 316.
• Benderly, F. Osorio, W. Ijdo, Journal of Vinyl and Additive Technology, 14, 2008, 155.
• F. Grossman, “Handbook of Vinyl Formulating”, Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2008.
• Wang, D. Parlow, Q. Yao, C.A. Wilkie, Journal of Vinyl and Additive Technology, 7, 2001, 203.
• Rani, M.B. Ahamed, K. Deshmukh, Polymer Testing, 91, 2020, 106744.
• Izadpanah, M. Rezaei, S. Talebi, Journal of Thermoplastic Composite Materials, 45, 2019, 1
• S. Rad, E. Aali, S. Hallajian, D. Zangeneh, M. Tavakoli, K. Ayub, M. Peyravi, Journal of Macromolecular Science Part A: Pure and Applied Chemistry, 57, 2020, 123.
• Barghamadi, M. Karrabi, M.H. Ghoreishy, S. Mohammadian Gezaz, Journal of Applied Polymer Science, 136, 2018, 47550.
• Kalendova, J. Zykova, L. Kovarova, M. Slouf, J.F. Gerard, AIP Conference Proceedings, 1255, 2010, 181.
• M. Matuana, Journal of Vinyl and Additive Technology, 15, 2009, 77.
• Bohn, P.S. Balzer, D. Becker, Journal of Vinyl and Additive Technology, 24, 2018, 172.
• Kroushl, "Resin Selection for PVC Applications in Handbook of Vinyl Formulating", NJ: John Wiley & Sons, 2008.
• Gong, M. Feng, C. Zhao, S. Zhang, M. Yang, Polymer Degradation and Stability, 84, 2004, 289.
• Pagacz, K. Pielichowski, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 111, 2013, 1571.
• Zhu, G.G. Bounocore, M. Lavorgna, L. Ambrosio, Polymer Composites, 32, 2011, 519.
• M. Kaseem, Z.U. Rehman, Materials, 12, 2019, 3659.