دانلود پایان نامه

نانوکامپوزیت سبب افزایش استحکام و رفع محدودیتهای مذکور میشود. نانوکامپوزیتهای پایه فلزی اصولاً مشابه روشهای متالوژی پودر تولید میشوند. این نانوکامپوزیتها کاربردهای متفاوتی دارند خصوصا نانوکامپوزیتهای پایه منیزیم که در سالهای اخیر به دلیل چگالی کم، استحکام بالا، مقاومت به خزش بالا و پایداری حرارتی مناسب، گسترش چشمگیری داشته اند. نانوکامپوزیت های پایه منیزیم کاربردهای گستردهای در صنایع هوایی و خودروسازی دارند. نانوکامپوزیتهای پایه فلزی حاوی نانولولههای کربنی نیز از اهمیت ویژهای برخوردارند. نانولولهها میتوانند سبب افزایش و یا بهبود خواصی نظیر رسانایی، استحکام، مقاومت و .. در فلزات شوند.
۱-۶-۶- روش های ساخت نانو کامپوزیتها
روشهای زیر روشهای معمولتر و مشترک (متشابه) برای تولید کامپوزیتها و نانوکامپوزیتهای پلیمری میباشد که در اینجا صرفا به نام بری از آنها اکتفا نموده ولی چند روش اختصاصی تولید نانوکامپوزیتها در ادامه مورد بررسی قرار خواهند گرفت [۳۴].حال به بررسی چند روش اختصاصی تر تولید نانوکامپوزیتهای پلیمری میپردازیم :
روش های تولید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
نیاز اقتصادی و رو به افزایش سوخت در عرصه های مختلف، تقاضا برای استفاده از مواد جدید سبک وزن مانند پلیمرها را افزایش داده است. اما از طرفی با توجه به پایینتر بودن میزان استحکام پلیمرها در مقایسه با فلزات، تقویت آن ها ضروری به نظر می رسد. تقویت پلیمرها با مواد رایج سبب لطمه خوردن به دو ویژگی اصلی پلیمرها یعنی سبکی و سهولت فرآیند پذیری میشود. از این رو در تحقیقات اخیر از مقادیر کمی (کمتر از ۱۰% وزنی) نانوذرات به عنوان تقویت کننده در پلیمرها استفاده میشود.
نایلون ۶ اولین پلیمری بود که توسط شرکت تویوتا در سال ۱۹۹۰ برای تهیه نانوکامپوزیتها به کار گرفته شد، اما امروزه از پلیمرهای ترموست نظیر اپوکسی ، پلی ایمید و پلیمرهای ترموپلاست نظیر پلی پروپیلن ، پلی استایرن عنوان ماده ی زمینه این کامپوزیت ها استفاده می گردد. فاز تقویت کننده که در نانوکامپوزیتها استفاده می شود شامل نانوذرات، نانوصفحات ، نانوالیاف و همچنین نانولوله ها می باشد. نانوذرات بیشترین کاربرد را به عنوان ماده تقویت کننده در نانوکامپوزیت ها دارند. نانوذره ای که در تهیه اغلب نانوکامپوزیتها استفاده می شود خاک رس۱۷ است. اما اخیرا ً نانوذرات دیگری همچون سیلیکا، نانوذرات فلزی و ذرات آلی و غیرآلی نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
در توسعه مواد چند جزئی چه در مقیاس نانو و یا میکرو سه موضوع مستقل باید مورد توجه قرار گیرد: انتخاب اجزاء، تولید، فرآوری و کارآیی. در مورد نانوکامپوزیتهای پلیمری هنوز در اول راه می باشیم و با توجه به کاربرد نهایی آن ها زمینههای بسیاری برای توسعه وجود خواهد داشت. به طور کلی سه روش برای تولید نانوکامپوزیتهای زمینه پلیمری وجود دارد. این روش ها شامل مخلوط سازی مستقیم ، فرآوری محلول وپلیمریزاسیون درجا میباشد. در ادامه این روش ها شرح داده خواهدشد [۸].

الف.مخلوط سازی مستقیم
در این روش ابتدا نانوذرات تهیه شده به صورت سوسپانسیون در یک حلال حل شده و سپس به محلول پلیمری اضافه می شود و مخلوط حاصله توسط یک پرس هیدرولیک در یک قالب اکسترود می شود و در نهایت صفحات نازک به دست می آیند. در این روش انتخاب بستر پلیمری، انتخاب نوع ذارت و سازگاری این دو گونه با یکدیگر و نحوه ی توزیع ذرات از نکات حائز اهمیتی است که بایستی بر آن فائق آییم. معمولا برای تولید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانوالیاف کربنی از این روش استفاده می شود. محدودیت این روش میزان فاز تقویت کننده یا همان مواد پرکننده است. به عنوان مثال برای تولید نانوکامپوزیت سیلیکا/پلی پروپیلن، آگلومره شدن (به هم چسبیدن) ذرات از محدودیتهای این روش باشد.
ب. فرآوری محلول 
با استفاده از این روش میتوان بر بعضی از محدودیتهای روش مخلوط سازی مستقیم غلبه کرد، ضمن آنکه می توان میزان آگلومراسیون و کلوخه ای شدن نانوذرات در ماده پلیمری را کاهش داد. در این روش به دو صورت می توان نانوکامپوزیت های پلیمری را تولید کرد. اگر مادهی زمینه پلیمری و نانوذرات تقویت کنندهی آن در یکدیگر قابل حل شدن باشند، محلول حاصل را میتوان در یک قالب؛ ریختهگری کرده و نانوکامپوزیت تولید نمود. در غیر این صورت مخلوط مواد نانوکامپوزیت در یک حلال حل شده و در نهایت با تبخیر حلال، نانوکامپوزیت مورد نظر به دست میآید.
ج.پلیمریزاسیون درجا
در این روش پلیمریزاسیون بستر پلیمری در حضور نانوذرات انجام میشود و منومر در حین رشد، ذرات پر کننده را در بر میگیرد. نکتهی کلیدی در این روش نحوهی توزیع ذرات نانو در منومر است. با کنترل پیوند بین ذرات نانو و ماده زمینه، می توان توزیع مورد نظر را به دست آورد. بسیاری از نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری را میتوان با این روش تولید کرد. به طور مثال نانوکامپوزیتهای حاوی نانولایه های گرافیت که دارای هدایت الکتریکی بالا و نفوذ پذیری کمی هستند، از این روش تولید می شوند. برای تولید این نانوکامپوزیت ها ابتدا با امواج مافوق صوت لایه های گرافیت درمنومربه صورت یکنواخت توزیع می شوند و در نهایت با پلیمریزاسیون درجا نانوکامپوزیت به دست می آید.
نکته ای که در روش های تولید نانوکامپوزیت های پلیمری اهمیت دارد و آن را از یکدیگر متمایز می کند، توزیع مناسب مادهء پ
ر کننده است. با اصلاح سطحی میتوان اینتوزیع رابه شکل یکنواخت بهگونه ای انجام داد که از آگلومراسیون اجزای نانومتری مادهء پرکننده جلوگیری شود و توزیع مناسب فاز تقویت کننده فراهم گردد. در واقع نکته مهم در تمام این فرآیندها، اصلاح فصل مشترک بین پلیمر و نانوذره می باشد. استفاده از فرایندهای سطحی سبب توزیع یکنواخت فاز تقویت کننده در بستر پلیمری شده، افزایش مدول و استحکام نانوکامپوزیت را به دنبال خواهد داشت [۲۸و۸].
۱-۶-۷- کاربرد نانوکامپوزیت ها در پوششدهی
همانطور که قبلا بیان گردید با توجه به ویژگی های مواد کامپوزیتی که خاصیت تلفیقی آنها سبب بروز صفات منحصر به فرد تر میشود ، همچنین فناوری نانو که ویژگی های شگفت انگیزی را ارائه نموده است می توان به این نتیجه رسید که استفاده همزمان این دو تکنولوژی ، تحت عنوان نانو کامپوزیت میتواند در بسیاری از زمینهها به خصوص پوششدهی خطوط انتقال گاز، کارهای مد نظر را ارائه نماید ، به عبارت واضحتر میتوان با تکنولوژی نانوکامپوزیتها به مواد پوششی دست یافت که اکثر ویژگیهای بیان شده یک پوشش مناسب در مباحث قبل را دارا باشد.

مطلب مشابه :  تحقیق رایگان دربارهانتخاب سرنوشت، زندگی روزمره، اراده آزاد، ناخودآگاه

فصل دوم

۲- مروری بر کارهای گذشته
۲-۱- مروری اجمالی بر تاریخچه ی پوشش ها
یکی ازمهمترین ودرعین حال موثرترین راهها، به منظور پیشگیری ازخوردگی سطوح خارجی خطوط لوله انتقال گاز مخصوصا خطوط لولهی مدفون درخاک، استفاده ازپوششهای مناسب میباشد. پوشش مادهای است که از یکسری اجزای قابل واکنش برهم، ازقبیل رزین ها، نرم کنندهها، رنگدانهها، رنگدانهیارها، کاتالیزورها، قارچکشها۱۸وحلالهاتشکیل شده است. این موادبه صورت یک فیلم نازک فقط چند میکرونی)هزارم اینچی( به کاربرده میشود.
از ابتداییترین پوششهایی که ازآنها به عنوان پوششهای ضدخوردگی استفاده میشده و هم اکنون نیز به وفور از آنها استفاده میگردد، پوششهای پایه قیری وپایه ذغالسنگی میباشد. این پوششها دارای خصوصیات چسبندگی وضد رطوبت بالایی هستند، ولی امروزه به دلایل مختلف روزبه روز استفاده ازاین پوششها کاهش یافته وشرکتهای داخلی به سمت استفاده ازپوششهای جدیدتر نظیر پلی اتیلن سه لایه و بیتوسیل رفتهاند. این پوششها نیز دارای خواص منحصربفردی میباشندکه ازآن جمله میتوان به مقاومت فوق العاده دربرابر گسیختگی کاتدی، مقاومت عالی درمقابل تنشهای خاک، دانسیته بالا و نقطه نرم شدن بالا اشاره نمود. بهدنبال آن، پوششهای اپوکسی پلی آمید۱۹ گسترش یافت که چسبندگی بهتر، انعطافپذیری بیشتر و در قبال آب وسفیدک زدن، مقاومت بهتری نسبت به محصولات قبلی داشت. با گذشت زمان، به دنبال این پوششها، پوششهای جدیدتری جهت برطرف کردن عیوب پوششهای قدیمی تهیه شدند، که شامل پوششهای اپوکسی، پوششهای سه لایه پلی اتیلنی و پلی پروپیلنی و پوششهای بیتوسیل میباشند [۴۸]. در بررسی محافظت از لولههای انتقال نفت و گاز در مقابل خوردگی با استفاده ازپوششهای پلی یورتان، از این ماده به عنوان یک پوشش صد در صد جامد برای لولههای فولادی صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، بامقاومت به خوردگی بالا، ایمن، پیرو استانداردهای تعریف شده و… یاد میشود [۱۲].

مطلب مشابه :  مقاله دربارهرضایت مشتری، جامعه اطلاعاتی، رضایت مشتریان، مدل کانو

۲-۲- پوششهای نوین خطوط لوله
تکنولوژیهای جدید به یاری مهندسین خوردگی وحفاظت از زنگ زنگی آمده و سیستمهای ضد خوردگی منحصر بفردی را بعنوان پوشش خارجی خطوط لوله عرضه کرده اند. این سیستمهای پوشش شامل پلیمرهای پیشرفتهای است که خصوصا جهت شرایط ویژه و مطابق قوانین بین المللی طراحی و تست شدهاند. این پلیمرها شامل پلییورتان، پلی یوریا و پلیمرهای هیبریدی هستند که خواص ویژه فیزیکی راحتی به مراتب بالاتر از حد استاندارد بروز میدهند. خواص فیزیکی این محصولات قابل تطبیق وتغییر بوده و توانایی مرتفع نمودن نیازهای خاص مصرف کننده نهایی را دارد. تامین دستگاههای کارا و مطمئن جهت اعمال محصولات ایجاد جذابیت در قیمت محصولات جدید با توجه به متعادل نمودن قیمت و افزایش عمر مفید سیستم همچنین کاهش مقاومت و حساسیت تولید کنندگان پوششهای قدیمی با توجه به رشد میزان پذیرش مصرف کنندگان نهایی و… همگی باعث مرتفع شدن موانع موجود بر سر راه پذیرش تکنولوژیهای جدید شد. در حال حاضر که تولید بسیار با کیفیت، مجریان با تجربه و دوره دیده وتجهیزات اعمال مدرن در سرتاسر جهان موجود هستند، پلیمرهای پیشرفته انتخاب کاملاً مناسبی جهت کنترل خوردگی و حفاظت از خطوط لوله بوده و در مقایسه با سیستمهای قدیمی از نظر کیفیت، کارایی و قیمت از جذابیت بیشتری برخوردارند. با توجمه به جمیع جهات هیچ دلیل قانع کنندهای در عدم مصرف این پوششها به منظور حفاظت سرمایه های با ارزش این کشور وجود ندارد.
امروزه پوششهای پلییورتان دو جزئی ۱۰۰% جامد جهت محافظت سازههای مختلف اعم از مخازن دخیره، خطوط لوله، پلها ،کشتیها و… در برابر خوردگی مصرف میشوند. کارایی بالا، افزایش عمر مفید سازه، مقاومت در برابر عوامل خورنده محیطی ،مقاومت سایشی و مکانیکی بالا، قابلیت کیورینگ در دمای پایین، چسبندگی قوی، تامین ضخامت بالا دریک پاس، اعمال و خشک شدن و برگشت به سرویس فوری، حذف VOCو… همگی کارآمدی پوشش پلییورتان را در صنایع مختلف به اثبات میرسانند و رجحان آن را نسبت به پوششهای قدیمی و مرسوم نمایان میسازند. گرچه پلییورتانهای ۱۰۰% جامد بیش از ۳دهه قدمت دارند و در بزرگترین شرکتهای نفت وگاز بعنوان سیستمی عالی جهت پوشش داخل و خارج خطوط لوله و سایر
سازهها برگزیده شده اند، مصرف این محصولات در برخی کشورها اخیرا ًآغاز شده است.

۲-۳- بررسی انواع گوناگون نانوکامپوزیتهای پلیمری مقاوم در برابر خوردگی
برای ساخت برخی نانوکامپوزیت ها پلیمری جهت پوشش محافظ میتوان از رزین اپوکسی، پلی آمید، پلی استایرن، نایلون، پلی آنیلین، پلی پیرول، پلی یورتان و پلی یوریا استفاده کرد.در این بین می توان از نانو ذرات آلی مانند سیلیکاژل، بنزوفنونها، اسیدآمینوبنزوئیک و نانو ذرات غیر آلی مانند خاک رس، زیرکوئیوم سیلیکا، کربن واکسید روی استفاده نمود [۱۰].نانوذرات به دلیل برخورداری از سطح تماس بالا قادرند نفوذ عوامل خورنده به داخل پوشش را سخت کنند.نانوذرات همچنین با کاهش چگالی اتصالات شیمیایی و افزایش چگالی اتصالات فیزیکی پوشش، باعث بهبود مقاومت یونی و مقاومت در برابر تخریب هیدرولیتیکی (تخریب در حضور آب) شده و دوام پوشش را افزایش می‌دهند. همچنین با این مکانیزم بهبود خواص فیزیکی-مکانیکی از جمله کاهش شکنندگی پوشش و افزایش چقرمگی آن نیز حاصل می‌شود [۴۴].
۲-۳-۱- نانو

دسته بندی : پایان نامه ها

دیدگاهتان را بنویسید