پایان نامه رایگان درباره فناوری نانو، نفت و گاز و پتروشیمی، ریخت شناسی

دانلود پایان نامه ارشد

کامپوزیت پلی آنیلین20خاک رس
برخی مواد نانوکامپوزیتی شامل پلی آنیلین پایهی زمردی وخاک رس مونت موریلونیت لایه ای به طور موثر با پراکنده سازی غیر آلی خاکرس مونت موریلونیت لایه ای در ماتریس پلی آنیلین آلی، با پلیمریزاسیون درجا آماده شد. مونومرهای آلی آنیلین ابتدا در مناطق بین دو لایه رس اورگانوفیلیک جا داده میشوند، به دنبال آن،یک مرحله پلیمریزاسیون اکسایشی وجود دارد. مواد نانوکامپوزیتپلی آنیلین خاکرس لایهای سنتز شده، با طیف سنجی مادون قرمز، زاویه پراش پودر گستردهی اشعه ایکس و میکروسکوپ انتقال الکترونی مشخص شدهاند. نانوکامپوزیتهای پلی آنیلین خاک رس21،در قالب پوشش، با بار کم خاکرس (به عنوان مثال 75/0 درصد وزنی) بر رو ی فولاد نورد سرد22در حفاظت در برابر خوردگی بیشتر از پلی آنیلین مرسوم، براساس یکسری از اندازه گیریهای الکتروشیمیایی پتانسیل خوردگی ومقاومت قطبش بسیار برتری یافت [45].در کاری دیگر، نانوکامپوزیتهای پلی آنیلین خاک رس مونتموریلونیت لایهای باموفقیت درحضور خاکرس آغشته به آمونیوم پرسولفات باروش اکسیداسیون شیمیایی انتصابی به دست آمد. مطالعات طیف سنجی مادون قرمز، حضورتعامل های شیمی فیزیکی، احتمالا پیوندهای هیدروژنی، بین خاک رس و پلی آنیلین را نشان میدهد. یکی ازاصلی ترین کاربردهای پلیمرهای هادی، به خصوص پلی آنیلین، حفاظت در برابر خوردگی فلزات فعال میباشد. بطورکلی، روش به کار برده شده برای محافظت از سطح فولاد در برابر خوردگی است [46].
2-3-2- نانو کامپوزیت پلی آنیلین اپوکسی23 خاک رس آلی
این نانو کامپوزیت بعنوان عامل پیچش24 یرای اپوکسی مورد استفاده قرار می گیرد. رس آلی با فرایند تبادل یونی25 بین کاتیون های سدیم در مونت موریلونیت لایه ای26و گروه NH3- در پلی اکسی پروپیلن27 آماده می شود. نانو کامپوزیت پلی آنیلین رس آلی با پلیمرازسیون درجای آنیلین در 14% وزنی رس آلی سنتز می شود. طیف سنج مادون قرمز و کالریمتر روبشی دیفرانسیلی نمودار EP را تایید می کنند [47].خاصیت ضدخوردگی این نانو کامپوزیت قابل مشاهده است.در بررسی دیگری، دیده شده که ساختار هاردنر رزین اپوکسی، نوع و واکنش پذیری آن تاثیر بسزایی در پخش، پراکنش و جای دهی ذران نانو رس در ماتریس اپوکسی دارد. در بررسی هر دو نوع سیستم نانوکامپوزیت اپوکسی پلی امید و آمین و سیکلوآلیفاتیک آمین، سازگاری و برهم کنش بهتر هاردنر پلیآمید و آمین با نانو رس در ساخت پوشش نانو کامپوزیت مشاهده شده. این رفتار به علت خاصیت ممانعت کنندگی نانورس و نحوه آرایش و ساختار صفحه ای شکل آن میباشد که می تواند از نفوذ یون های خورنده به داخل زمینه ی پلیمر جلوگیری کند و در نهایت سبب افزایش مقاومت به خوردگی می شود. بطور کلی پوشش های نانو کامپوزیت اپوکسی پلیآمید و آمین در مقایسه با پوشش های ناو کامپوزیت اپوکسی سیکلوآلیفاتیک آمین مقاومت به خوردگی بالایی نشان میدهد [53].
2-3-3- نانوکامپوزیت پلی یورتان خاك رس
پلي يورتان يكی از پلیمرهای پرمصرف مهندسی درجهان است كه دارای خواص منحصر به فردی همچون مقاومت مكانيكی و سايشی فراوان و سختی و كشسانی بسيار زيادی است. پوشش پلییورتان میتواند با سیستمهای محافظت کاتدی جهت حفاظت از آهن هادی و لولههای فلزی ، جایی که وظیفهی پوشش ، هم بهبود حفاظت و هم کاهش ظرفیت مورد نیاز تاسیسات حفاظت کاتدی جهت دستیابی به رهایی کامل از تخریب خوردگی ،مورد استفاده قرار گیرد.
استفاده از خاک رس با لايههای سيليكاتی در مقياس نانو در ماتريس پلییورتان باعث بهبود ريزساختار و خواص آن در مقايسه با پلیيورتان خالص شدهاست [50]. مشاهده میشود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پلییورتان، خاك رس به دلیل برهمکنش پلیمر و سطح سیلیکات تا رسیدن به یک نقطه بهینه، افزایش و سپس روند روبه کاهشی را نشان می دهد. پخش ذرات خاك رس و افزایش چسبندگی بین نانوذرات و ماتریس پلیمر، باعث افزایش مقاومت سایشی نانوکامپوزیتهای پلییورتان خاك رس میشود.پایداری حرارتی ومقاومت در برابر شعله نانوکامپوزیت پلی یورتان خاك رس بیشتر از پلی یورتان خالص بوده و با افزایش محتوای مونتموریلنیت تا رسیدن به نقطه بهینه، افزایش وسپس کاهش مییابد. حفاظت ازخوردگی در پوششهای نانوکامپوزیتی پلی یورتان به واسطه پخش وتوزیع نانوذرات خاك رس درماتریس پلیمر و در نتیجه کند شدن نفوذ مولکولهای اکسیژن، افزایش مییابد. برای جذب آب در نمونههای نانوکامپوزیت، حد تعادلی مشاهده شده و افزایش زیاد محتوای خاكرس باعث کاهش مقاومت در برابر آب نمونهها و در نتیجه افت خواص مکانیکی نانوکامپوزیت میشود. نوع مواد اولیه پلی یورتان، درصد خاك رس، و نوع اصلاحگر، تأثیرعمده ای بر بهبود خواص نانوکامپوزیتهای پلییورتانی دارد [13]. نانو کامپوزیت حاوی 5% رس بیشترین مقاومت به خوردگی را از خود نشان داده است [29]. لازم به ذکر است از پوششهای پلی یورتان بعنوان ی پوشش 100% جامد برای لولههای فولادی درصنایع نفت و گاز و پتروشیمی،با خاصیت مقاومت به خوردگی بالا، ایمن و پیرو استاندارد های موردنیاز یاد میشود [12].
2-3-4- نانوکامپوزیت پلی پروپیلن خاک رس
با استفاده از فناوری نانو، ذرات خاک رس در پلیمر پلی پروپیلن (PP)خواص فیزیکی، شیمیایی و مکآنیکی این ماده برای پوشش سطوح فلزی بهبود داده می شود .نانو کامپوزیت پلیمری باعث افزایش 30درصدی مقاومت فلزات در برابر سایش و خوردگی نسبت به حالت عادی (استفاده از پروپلین خالص)می شود. این حالت به بهبود50 درصدی خواص پوشش سطوح فلزی منجر می شود. لازم است خاطرنشان کردبا استفاده ازاین نانوکامپوزیت خواص پوشش های پلیمری بر روی سطوح فلزی بهبود و طول عمر سطوح فلزی نسبت به حالت عادی 1/5 برابر افزایش می یابد.
2-3-5- نانو کامپوزیت اپوكسي خاک رس 
به منظور تولید پوششهای اپوکسی ضدخوردگی، نانوکامپوزیتهای اپوکسی خاک رس با استفاده ازخاک رس مونتموریلونیت اصلاح شده با آمونیوم چهارتایی با نوع دیگلایسیدل اتر28 بیسفنلآ29 (DGEBA) رزین اپوکسی سنتزشده است. نتایج، بهبود در ویژگی سدکنندگی30و ضدخوردگی پوشش نانوکامپوزیتی برپایهی اپوکسی وکاهش جذب آب درمقایسه با پوشش اپوکسی خالص را نشان میدهد. بطوریکه با افزایش میزان رس، دو خاصیت اول افزایش می یابند. الگوهای پراش اشعه ایکس با زاویه دید عریض(WAXD) ومیکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) می دهدکه فاصله بین دولایه خاکرس، پس از افزودن رزین اپوکسی با بکارگیری نیروی برشی و سونیکاتور اولتراسونیک افزایش می یابد. بهترین عملکرد این پوشش در 3 و 5% درصد وزنی از غلظت رس به دست آمد. لازم بذکر است، استفاده از 3% وزنی اقتصادی تر می باشد [55].
2-3-6- نانوکامپوزیت پلی پیرول خاک رس
بررسی نانوکامپوزیت پلی پیرول با رس مونت موریلونیت اورگانوفیلیک و هیدروفیلیک، آماده شده با پلیمریزاسیو ندرجا31 منومر پیرول، درحضورنانوخاک رس مونت موریلونیت،ساختار همگن و پیوستهای را تشکیل می دهد. مطالع اتطیف سنجی FTIR والگوی پراش اشعه ایکس برای تایید تشکیل نانوکامپوزیتی پلی پیرول مونت موریلونیت مور داستفاده قرارگرفت. مطالعات ولتامتری چرخهای نشان داد که نانوکامپوزیت الکتروفعال32 است. درمحیطهای خورنده، پوشش نانو کامپوزیت پلی پیرول مونت موریلونیت اورگانوفیلیک حفاظت دربرابرخوردگی بیشتری نسبت به پلی پیرول خالص وپلی پیرول مونت موریلونیت هیدروفیلیک دارد. نتایج نشان می دهد که، حفاظت دربرابرخوردگی موفق تر،بدلیل پراکندگی بهتر نانوخاک رس مونتموریلونیت اورگانوفیلیک درماتریس پلیمری،که منجر به کاهش نرخ خوردگی می شود، است [56].
2-3-7- نانوکامپوزیت اپوکسی اکسید روی
پوشش اپوکسی يک پوشش آلی پر کاربرد با خواص منحصربه فرد فيزيکی- مکانيکی و ضد خوردگی است. از نانو ذرات اکسيد روی برای بهبود خواص ضد خوردگی و فيزيکی – مکانيکی پوشش اپوکسی استفاده شده است. نانو ذرات اکسيد روی به دليل اندازه ذرات پايين و سطح ويژه بالا قادر هستند تا يک سد فيزيکی در برابر نفوذ عوامل خورنده به درون پوشش و به سطح فلز ايجاد کرده و زمان رسيدن اين عوامل خورنده را به سطح فلز طولانیتر کند و طول عمر سازه فلزی را کاهش دهند.
نتايج نشان میدهد که استفاده از درصد بهينه نانو ذرات، پخش مناسب نانو ذرات را موجب میشود ضمن آنکه مقاومت به خوردگی پوشش اپوکسی را به طرز قابل توجهی بهبود خواهد داد. همچنين نشان داده شده است که نانو ذرات افزايش مقاومت يونی و مقاومت در برابر تخريب هيدروليتيکی پوشش اپوکسی در محيط خورنده آبی را به همراه دارد [57].
2-3-8- نانوکامپوزیت اپوکسی پلی آمیدی اکسید روی
با استفاده از نانوذرات اکسید روی، به پوشش‌های اپوکسی پلی آمیدی با خواص بهبود یافته ضد خوردگی و فیزیکی-مکانیکی دست پیدا کردند. استفاده از درصد بهینه نانوذرات پخش مناسب نانوذرات و بهبود خواص فیزیکی-مکانیکی را باعث گردیده و مقاومت به خوردگی پوشش اپوکسی را به طرز قابل توجهی بهبود دادند. آزمایش‌ها نشان دادند که استفاده از درصدهای بالای نانوذرات، باعث افت خواص ضدخوردگی و فیزیکی-مکانیکی می‌شود که به دلیل پخش نامناسب نانوذرات رخ می‌دهد [58].
2-3-9- پوشش های نانوکامپوزیتی پلی یورتان/ نانوسیلیکا
در پژوهشی دو سری از فیلمهای نازک نانوکامپوزیت پلییورتان سیلیکا بر پایه پلیاتر ، غلظتهای متفاوت از نانوذزات سیلیکا (0و 5/0 و0/1 و 0/3 درصد حجمی ) تهیه شدند. دیده شد که حضور نانوذرات سیلیکا بهبود در خواص مکانیکی ، مقاومت کششی33 در مقابل پلیمر خالص را به همراه دارد……… ادغام مواد غیر آلی نظیر (TiO2 , SiO2 , ZnO , CaCO3) در ابعاد نانو، درون پلیمرهای آلی میتواند خواص فیزیکی آنها (حرارتی، مکانیکی، دی الکترونیک و مغناطیسی) را تغییر دهد. نانوذرات سیلیکا بهخاطر سطح ویژهی بالا و استحکامی که دارند به عنوان پرکننده درون پلیمرها بکار میروند. نانوسیلیکا برای تقویت ماتریس پلیمری، جهت کاهش چروکیدگی در پخت ، کاهش ضریب انبساط گرمایی، بهبود مقاومت در برابر خوردگی ، میتواند مورد استفاده واقع گردد [43].
پلییورتانها تنها مادهی پلیمری با گسترهی وسیعی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی هستند. این مواد جوابگوی بسیاری از تقاضاهای مدرن مورد استفاده نظیر چسبهای پلیمری، فومها، فیبرها، الاستومرهای ترموپلاستیک و پوششها و… میباشند [38و29] خصوصیات ساختاری ویژه پلییورتان و به خصوص الاستومرهای پلییورتان ، میکروساختارهای دوفازی آنهاست که از ناسازگاری ترمودینامیکی بین قطعههای یورتانی سخت و حلقههای نرم پلیاستری یا پلیاتری به وجود میآید. ریخت شناسی پلییورتان شامل یک قطعهی ماتریس نرم پیوسته و بخش سخت پیرو و وابسته به ساختار شیمیایی پیوندهای پلییورتان، ساختار قطبیت بخشها، اندازه و وزن ملکولی بخشهای نرم و سخت دارد [25] . تفکیک میکرو فازها نمایانگر ویژگیهای مکانیکی و فیزیکی، میزان سختی، خاصیت الاستیسیته، مقاومت سایشی و خراشیدگی پلییورتان خواهد بود [38]. این معین رقابت باندهای هیدروژن بین بخشهای مختلف و قابلیت کریستال شدن بخشهای نرم و سخت،روشهای پلیمریزاسیون در طول سنتز، طبیعت ناحیه درونی ماتریس نرم و قلمرو بخش سخت و … دارد. در طراحی نانوکامپوزیت، ارتباط ساختار ملکولی پلیمر ETPU و همبستگی34 با نانوسیلیکا با تکنیکهای متنوع با توجه به نیاز اهمیت خاصی دارد. در سالهای اخیر نانوکامپوزیتهای پلییورتان پایه پلیاستری با نانوسیلیکا به طور گسترده مورد بررسی واقع شدهاند [48و51]. افزودن نانوسیلیکا خواص حرارتی، رئولوژیکی، مکانیکی و چسبندگی پلییورتان پایه پلیاستری را به دلیل برقراری پیوندهای هیدروژنی بین گروه سیلانول روی سطح نانوسیلیکا و گروه استر کربونیل در بخش نرم پلییورتان را بهبود میبخشد [8و51] و باعث سازگاری بهتر دو بخش نرم و سخت پلییورتان میشود [48و5] و باعث منظمتر شدن زنجیرههای سیار پلیمری نسبت به حالت خالص میشود [52]. همچنین افزودن 3% وزنی نانوسیلیکا موجب بهبود خواص کشسانی فیلمهای پلیمری میشود. مطالعات متشابه بر فیلمهای نازک ETPU و نانوکامپوزیت سیلیکایی آنها نیز انجام پذیرفته است.

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درباره نفت و گاز، فناوری نانو، پذیرش تکنولوژی Next Entries پایان نامه رایگان درباره شرایط آب و هوایی، نفت و گاز، مورفولوژی