پایان نامه رایگان درباره نیروی کشش

دانلود پایان نامه ارشد

یکی از مهمترین خصوصیات سطوح جامد به شمار میرود که توسط دو پارامتر توپوگرافی و ترکیب شیمیایی سطح کنترل میشود، تعیین قابلیت خیس شوندگی سطح از طریق اندازهگیری زاویه تماس بین سطح و یک قطره از مایع مرجع در نقطه تماس سه فاز (جامد ، مایع و هوا) امکان پذیر است. یک زاویهی تماس کوچک نشان دهندهی این است که مایع ، سطح را به طور موثر خیس میکند در حالی که زاویه تماس بالا نشان دهندهی خیس شوندگی ضعیف سطح است. اخیرا سطوحی با زاویهی تماس بالاتر از 150 درجه و هیسترزیس زاویه تماس پایین که خود نشان دهندهی زاویه سرش (سر خوردن) کم است، به عنوان سطوح سوپر هیدروفوب شناخته میشوند و بسیار مورد توجه قرار گرفته است. علت اهمیت این چنین سطوحی در طراحی پوششهای خود تمیز شونده و دافع آب برای کاربردهای صنعتی میباشد. در اینجا جهت بررسی خاصیت آب گریزی و مقایسه سطوح پوشش داده شده با پلییورتان خالص و نانوکامپوزیت پلییورتان/ نانوسیلیکای اصلاح شدهی هیدروفوب، پلیتهای به ابعاد 10*20 سانتیمتر و پوشش داده شده با غلظت 0 % و 1% از نانوذرات مورد بررسی زاویهی سرش و میزان کروی شکل بودن قطرات آب روی سطحشان واقع شدند. قطر قطرههای آب مقطر به طور متوسط 4 میلیمتر بود و جهت تعیین زاویهی سرش پلیتها در جهت طولی از یک سمت و با سرعت ثابت، افزایش شیب داده شدند و به محض شروع سرش متوقف و زاویه ثبت گردید. تصاویر و نتایج مربوطه در شکل های 4-11 و 4-12 و تحلیلهای مربوطه در ادامهی آن، آورده شده است.
3-2-11- بررسی خاصیت الاستیک
با توجه به موقعیت استقرار سطوح به خصوص سطوح فلزی خطوط لولهی انتقال گاز، میزان خسارات صدمات احتمالی متفاوت است. برای مثال در حالت مدفون (زیرزمین) احتمال تنشها و رانشهای خاک پوششهای خطوط لوله را تخریب مینماید، اینجاست که اگر از پوششی استفاده شود که انعطافپذیری و استحکام بالایی را داشته باشد، میزان صدمات را به حداقل میرساند. در اینجا جهت بررسی خاصیت الاستیک پلییورتان خالص و نانوکامپوزیتهای تهیه شده، فیلمهایی به ابعاد (10*10) سانتیمتر و به ضخامتهایT1 و T2 مطابقASTM 570 تحت نیروی کشش ثابت 10نیوتن واقع شدند و درصد افزایش طول آنها مورد بررسی واقع شد. جهت افزایش دقت سه نمونه از هر غلظت تحت کشش قرار داده شد.نتایج و نمودارها درجدولهای 4-9 و 4-10 و شکلهای 4-13و4-14 آمده است.
ب

الف

شکل 3-6 (الف) فیلمهای تهیه شده برای آزمون خاصیت الاستیک، (ب) دستگاه آزمون
3-2-12- آزمون سایش مکانیکی
یکی از مهمتری شاخصهای یک پوشش ایدهآل، مقاومتهای مکانیکی بالا میباشد. مقاومت در برابر سایش مکانیکی نیز در صنعت پوششدهی یکی از فاکتورهای قابل توجه به شمار میآید چراکه طول عمر و دوام هر چه بیشتر و عدم نیاز به تعویض و مرمت پوشش را در فواصل زمانی کم میشود. برای اعمال پوشش همانگونهای که در قسمت تهیهی پوششها توضیح داده شد، عمل شد. به پلیتهای پوشش داده شده جهت انجام این تست به مدت دو هفته جهت اطمینان از خشک شدن کامل زمان داده شد. آزمون مطابق استاندارد CS17 و در 50 دور چرخش ساینده57 و با سه بار تکرار در 20 نقطه متفاوت از هر پوشش انجام شد.
جدول 3-2 مشخصات مربوط به دستگاه سایش مکانیکی

مشخصه

واحد
 
قطر محلهای ساییده شده
 
16 mm ±0/2
 
سرعت چرخش ساینده
 
40 RPM
 
تعداد چرخش برای هر سایش منطقهای
 
50
 
نیروی اعمالی
 
10 N
 
مشخصات موتور گردان
 
¼  HP, 230 volts AC
نتایج حاصل از میزان جرم از دست رفته نمونهها در جدول 4-7 و نمودار مربوطه شکل 4-10 همچنین تحلیل نتایج در ادامهی آن آمده است.

شکل 3-7 دستگاه آزمون سایش مکانیکی

3-2-13- طيف‌سنجي مادون قرمز به روش FTIR58

تقريبا تمامی ترکيباتی که پيوند کوالانسی دارند، اعم از آلی يا معدنی، فرکانس‌های متفاوتی از اشعه الکترومغناطيس را در ناحيه مادون قرمز جذب می‌کنند. عدد موجی با واحد cm-1 بيان شده، اين واحد، رابطه مستقيمی با انرژی دارد. با استفاده از اين واحد، ناحيه ارتعاشی پرکاربرد مادون قرمز (Mid IR) بخشی بين ۴۰۰ تا ۴۰۰۰ cm-1 خواهد بود. مشابه ديگر انواع جذب انرژی، هنگامی که مولکول‌ها اشعه مادون قرمز را جذب می‌کنند، به حالت انرژی بالاتر برانگيخته می‌شود. جذب تابش مادون قرمز همانند ديگر فرايندهای جذب، فرايندی کوانتابی است. به اين صورت که فقط فرکانس‌های خاصی از تابش مادون قرمز توسط مولکول جذب و باعث ارتعاش کششی و خمشی پيوندهای کوالانسی می‌شود. انرژی جذب شده از نور مادون قرمز توسط پيوندهای شيميايی يا گروه‌های عاملی خاص در طول موج مشخص، منجر به کاهش شدت عبور نور شده و معمولا به عنوان تابعی از عدد موجی (بر حسبcm-1) رسم می‌شود. بايد توجه داشت که هر پيوند دارای فرکانس ارتعاش طبيعی خاصی است. يعنی يک پيوند خاص با جذب فرکانسی مشخص قادر به ارتعاش خمشی و کششی است. يک پيوند، به‌خصوص در دو مولکول مختلف، در محيط‌های متفاوتی از نظر اتم‌ها و پيوندهای پيرامونی خود قرار داشته و هيچ‌گاه دو مولکول با ساختمان‌های متفاوت، طيف مادون قرمز يکسانی نمی‌دهند. با توجه به اين مطلب، از طيف مادون قرمز میتوان همانند اثر انگشت در انسان، برای شناسايی مولکول‌ها استفاده کرد. با مقايسه طيف مادون قرمز دو ماده که تصور می‌شود مشابه باشند، می‌توان پی برد که آيا واقعا يکی هستند يا خير. اگر تمام جذب‌ها در طيف دو نمونه بر يکديگر منطبق شوند، به احتمال قريب به يقين، دو ماده يکسان هستند. طيف FTIR علاوه بر موارد گفته شده، اطلاعاتی را در مورد ساختمان شيميايی يک مولکول، در اختيار ما می‌گذارد. مثلاً، هر جذبی که در ناحيه ۳۰۰۰±۱۵۰(Cm-1 ) طيف قرار داشته باشد، نشان‌دهنده وجود اتصال C-H در مولکول است و جذبی که در ناحيه ۱۷۰۰±۱۰۰Cm-1 مشاهده شود معمولا مربوط به پيوند گروه کربونيل (C=O) در مولکول است. برای حصول اطمینان از برقراری پیوندهای موثر بین نانوذرات و ماتریس پلیمری طیف FTIR از نمونه به شکل فيلم به ضخامت 50 میکرومتر از غلظت 7/0 درصد وزنی نانوسیلیکا گرفته شد. نمودار مربوطه در شکل 4-4 آورده شده است [18].

جدول 3-3 – نحوهی محاسبهی مادهی محدود کننده و مقدار نانوذرات مورد نیاز در غلظتهای مشخص
300 = 5/2 * 120
120 گرم پلیال مادهی محدودکننده
420 = 300 + 120
420 گرم جرم کلی ترکیب
68/1 =004/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 4/0 % وزنی
94/2 = 007/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 7/0 % وزنی
2/4 = 01/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 1 % وزنی
5/10 = 025/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 5/2 % وزنی
8/16 = 04/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 4 % وزنی
جدول 3-4- نحوهی محاسبهی ترکیب پلییورتان خالص
300= 5/2 * 120
گرم ایزوسیانات مورد نیاز
420= 300 + 120
(
جدول 3-5- نحوه محاسبهی ترکیب حاوی 4/0 درصد وزنی از نانوسیلیکا
68/1 = 004/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 4/0 % وزنی
32/418 = 68/1 – 420
گرم پلییورتان فاقد نانوسیلیکا
3 /418= 5/3 x ( x 52/119 =
تعیین مقدار پلیال لازم برحسب گرم
8/298 = 5/2 * 52/119
تعیین مقدار ایزوسیانات لازم برحسب گرم
420 = 68/1 + 52/119 + 8/298
(
جدول 3-6- نحوه محاسبهی ترکیب حاوی 7/0 درصد وزنی از نانوسیلیکا
94/2 = 007/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 7/0 % وزنی
06/417 = 94/2 – 420
گرم پلییورتان فاقد نانوسیلیکا
06/417 = 5/3 x ( x= 16/119
تعیین مقدار پلیال لازم برحسب گرم
9/297 = 16 /119 * 5/2
تعیین مقدار ایزوسیانات لازم برحسب گرم
420 = 94/2 + 16/119 + 9/297
(

جدول 3-7- نحوه محاسبهی ترکیب حاوی 1 درصد وزنی از نانوسیلیکا
2/4 = 01/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 1% وزنی
8/415 = 2/4 – 420
گرم پلییورتان فاقد نانوسیلیکا
5/3 x 8/415 =( x8/118=
تعیین مقدار پلیال لازم برحسب گرم
297 = 5/2 * 8/118
تعیین مقدار ایزوسیانات لازم برحسب گرم
420 = 2/4 + 8/118 + 297
(
جدول 3-8- نحوه محاسبهی ترکیب حاوی 5/2 درصد وزنی از نانوسیلیکا
5/10 = 025/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 5/2 % وزنی
5/409 = 5/10 – 420
گرم پلییورتان فاقد نانوسیلیکا
5/3 = 5/409 x ( x = 117
تعیین مقدار پلیال لازم برحسب گرم
5/292 = 5/2 * 117
تعیین مقدار ایزوسیانات لازم برحسب گرم
420 = 5/10 + 117 + 5/292
(
جدول 3-9- نحوه محاسبهی ترکیب حاوی 4 درصد وزنی از نانوسیلیکا
8/16 = 04/0 * 420
گرم نانوسیلیکا جهت تهیهی غلظت 4 % وزنی
2/403 = 8/16 – 420
گرم پلییورتان فاقد نانوسیلیکا
5/3 = 2/403 x ( x 2/115 =
تعیین مقدار پلیال لازم برحسب گرم
288 = 5/2 * 2/115
تعیین مقدار ایزوسیانات لازم برحسب گرم
420 = 8/16 + 2/115 + 288
(

فصل چهارم
4- جداول، نمودارها، داده های حاصله و تحلیل
4-1- بررسی نحوهی توزیع پذیری نانوذرات در پیش پلیمر
با توجه به اینکه فاز پلیال مورد استفاده واقع شده دارای ویسکوزیته نسبتا بالایست و طبق تصاویر TEM شکل 4-1 ، مشاهده میشود که میزان توزیع و امتزاج پذیری در پیش پلیمر(فاز پلیال) تا غلظت 7/0 درصد وزنی کل نانوکامپوزیت، بسیار مطلوب بوده و در غلظت یک درصد وزنی تجمع نانوذرات دیده میشود که خود موجب افت برخی از خواص مکانیکی و فیزیکی و شیمیایی نانوکامپوزیت میگردد، و از سوی دیگر گرانروی بسیار زیاد پلیمر حاوی نانوسیلیکای بالای یک درصد وزنی، کار با پلیمر جهت پوششدهی را بسیار دشوار میسازد و حتی در موارد بالای 5/2 درصد وزنی غیر ممکن میسازد. همانطور که در فصول قبل ذکر گردید توزیع پذیری نانوسیلیکای اصلاح شده هیدروفوبیک در فاز پلیال بهتر صورت میگیرد [1] که طبق تصاویر نیز این موضوع مشهود است. همچنین این نانوذره تقابل بهتری با ماتریس پلییورتان دارد، و نانوذرات به خوبی میتوانند در پوشش پلییورتان پخش شوند. در مقابل نانوذرات سیلیکای اصلاح نشدهی هیدروفیلیک بهراحتی از طریق پیوندهای هیدروژنی تجمع مییابند و یک شبکهای از طریق زنجیرهی پلیمری شکل می دهند.تجمع ممکن است پلیمر مایع را در فضاهای خالی مابین ذرات مسدود کند و ویسکوزیتهی بالاتری را ایجاد نماید [66]. نانوسیلیکا در صنایع رنگ نیز به عنوان یک پرکننده با پایداری زیاد و مطلوب توزیع پذیری درون پلیمر و عدم سر نشین و تهنشینی بکار میرود.

ب

الف

د

ج

شکل 4-1- تصاویر TEM تهیه شده از (الف)پلیال خالص، پیش پلیمر حامل نانوسیلیکا جهت تولید غلظتهای (ب)4/0% ، (ج)7/0 %، (د)1% وزنی از نانوکامپوزیت

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درباره شرکت های تولیدی، نام تجاری، هیدرولیک Next Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع دوره قاجار، دوره قاجاریه، شیخ صنعان