بررسي تجربي خواص مكانيكي لوله‌هاي نانوكامپوزيتي پلي اتيلن پرچگال/الياف شيشه/نانولوله كربني توليد شده به روش اكستروژن به منظور كاربرد در خطوط لوله نفت و گاز

Experimental Study of the Mechanical Properties of High Density Polyethylene/Glass Fibers/Carbon Nanotubes Nanocomposite Pipes Produced by Extrusion Method for Use in Oil and Gas Pipelines

در اين پژوهش، لوله‌هاي پلي اتيلن پرچگال (HDPE) توسط الياف شيشه (GF) و نانولوله‌هاي كربني (CNTs) به روش اكستروژن به منظور كاربرد در خطوط لوله نفت و گاز تقويت شده‌اند. براي اين منظور از يك دستگاه اكسترودر جديد با قابليت بازفرآوري و تركيب مذاب HDPE با نانولوله‌هاي كربني در قسمت سيلندر و ماردون دستگاه استفاده شده است. لوله‌هاي نانوكامپوزيتي براي درصد وزني ثابت از الياف شيشه و درصدهاي وزني مختلف از نانولوله كربني چند ديواره (0/5، 1، 1/5 و 2) تهيه شده‌اند. خواص مكانيكي لوله‌هاي نانوكامپوزيتي توليدي توسط آزمايش استاندارد كشش ASTM-D3039 مورد مطالعه قرار گرفته است. در بهترين حالت با افزودن 2% وزني نانولوله كربني به همراه الياف شيشه و همچنين دو بار تكرار بازفرآوري، مدول يانگ و استحكام كششي نهايي لوله نانوكامپوزيتي به ترتيب حدود 150% و 163 % افزايش مي‌يابند. همچنين تجزيه و تحليل گرمايي DSC بر روي نمونه‌هاي نانوكامپوزيت نيز براي بررسي ارتباط مناسب ميان ماتريس HDPE و نانولوله‌هاي كربني نشان مي‌دهد كه آنتالپي تبلور از J/g 33/106 براي پلي اتيلن خالص تا J/g 65/210 براي پلي اتيلن با 2% وزني نانولوله كربني افزايش يافته است. مورفولوژي سطح مقاطع شكست با استفاده از SEM به منظور بررسي پراكندگي CNTs و بررسي مكانيسم شكست در ماتريس انجام شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه لوله‌هاي نانوكامپوزيتي پلي اتيلن پرچگال/الياف شيشه/نانولوله كربني مي‌توانند در خطوط لوله نفت و گاز جايگزين مناسبي براي لوله‌هاي فولادي API 5L گريد A با استحكام كششي نهايي حدود MPa 335 باشند.

no abstract