بهبود خواص آبگریزی و سایش مکانیکی پوشش پلی یورتان تقویت شده با هیبرید نانولوله کربنی اصلاح شده با نانوسیلیکا جهت کاربری در خط لوله انتقال گاز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران

2 کارشناس اجرای طرح های شبکه، شرکت گاز استان همدان، همدان، ایران

3 کارشناس پژوهشی، شرکت گاز استان همدان، همدان، ایران

amnc.2021.10.38.2

چکیده

پوشش ماستیکی پلی یورتان (PU) طبق استاندارد IGS-M-TP-020-2 شرکت گاز ایران بعنوان یکی از روش‌های عایقکاری لوله‌ها و اتصالات در کنار سایر روش‌های عایقکاری بکار می‌رود. در این پژوهش پوشش‌های نانوکامپوزیت هیبریدی حاصل از اختلاطPU با 3/0 درصد وزنی نانولوله کربنی چند دیواره اصلاح شده با درصدهای وزنی مختلف نانوسیلیکا در بازه ضخامتی μm1500-1000 تهیه شدند. مطابق آنالیز میکروسکوپ الکترونی عبوری مقدار بهینه یک درصد وزنی نانوسیلیکا منجر به پراکندگی مناسب نانوذرات درون ساختار پلیمر شد. بالا بودن مقاومت پوشش نانوکامپوزیتی در برابر نفوذ رطوبت و ایجاد خاصیت آبگریزی آن با کاهش زاویه‌ی سرش به 17 درجه و افزایش میزان کرویت قطرات آب روی سطح پوشش توجیه شد. مقادیر کمتر از 100 میلی گرم جرم اتلافی ناشی از سایش مکانیکی و افت ناچیز میزان چسبندگی پوشش روی سطح فولادی (کمتر از 15 درصد) و میزان ازدیاد طول تحت کشش استاندارد در بازه 15-10 درصد نسبت به پوشش PU خالص، استفاده از آن را بعنوان یک پوشش نوین جهت افزایش عمر لوله‌های فولادی گاز قابل توجیه می‌سازد. نتایج این تحقیق در خصوص آزمون‌های یاد شده، حاکی از رعایت استانداردهای فنی شرکت گاز ایران توسط پوشش پیشنهادی است. بررسی سایر الزامات فنی پوشش نظیر میزان جدایش کاتدی و مقادیر چگالی شدت جریان مورد نیاز با توجه به عمر خط لوله، مقاومت در برابر ضربه حین قرارگیری در شرایط دمایی و محیطی مختلف و مطابقت با ایستگاه‌های حفاظت کاتدی مورد استفاده در صنعت گاز در پژوهش‌های آتی امری ضروری است.

کلیدواژه‌ها


 [1] A. Samimi, Use of polyurethane coating to prevent corrosion
in oil and gas pipelines transfer, Int. J. Innovation Appl. Stud.
1(2012), 186-193.
[ ]2استاندارد مهندسی برای پوششهای حفاظتی و سازههای مدفون در خاک و غوطه ور
در آب، ویرایش اول، اسفند .1387
[3] M. Joshi, B. Adak, B.S. Butola, Polyurethane nanocomposite
based gas barrier films, membranes and coatings: A review on synthesis, characterization and potential applications, Prog. Mat. Sci.,
97(2018), 230-282.
[4] J.M. Kim, J.H. Kim, J.H. Ahn, J.D. Kim, S. Park, K.H. Park,
J.M. Lee, Synthesis of nanoparticle-enhanced polyurethane foams
and evaluation of mechanical characteristics. Compos. Part B Eng.
136(2018), 28-38.
[. ]5شهریاری فر، حسین؛ حسن زاده، مهدی؛ بهبود خواص ضد آب و تنفس پذیری
غشای نانولیفی هیبریدی پلی یورتان-پلی(وینیلیدین فلوراید،) نشریه علمی-پژوهشی
مواد پیشرفته و پوششهای نوین، دوره .2630-2622 )1400( 36
[6] F. Wang, L. Feng, M. Lu, Mechanical properties of multiwalled carbon nanotube/waterborne polyurethane conductive coatings prepared by electrostatic spraying, Polymers 11(2019), 1-11.
[7] W. WendelWohlleben, M.W. Meier, S. Vogel, R. Landsiedel, G.
Cox, S. Hirth, Z. Tomovi, Elastic CNT-polyurethane nanocomposite: synthesis, performance and assessment of fragments released
during use, Nanoscale, 5(2013), 369-380.
[8] Sh. Xu, W. Yu, M. Jing, R. Huang, Zhang Q., FuQ., Largely
enhanced stretching sensitivity of polyurethane/carbon nanotube
nanocomposites via incorporation of cellulose nanofiber, J. Phys.
Chem. C 121(2017), 2108-2117.
[9] Y. Martinez-Rubi, B. Ashrafi, M.B. Jakubinek, Sh. Zou, K.
Laqua, M. Barnes, B. Simard, Fabrication of high content carbon
nanotube-polyurethane sheets with Tailorable properties, ACS
Appl. Mater. Interfaces, 9(2017), 30840-30849.
[10] N.W. Khun, G.S. Frankel, Cathodic delamination of polyurethane/multiwalled carbon nanotubecomposite coatings from steel
substrates. Prog. Org. Coat. 99(2016), 55-60.
[11] M.Y. Dong, Q. Li, H. Liu, C.T. Liu, E.K. Wujcik, Q. Shao,
T. Ding, X.M. Mai, C.Y. Shen, Z.H. Guo, Thermoplastic polyurethane-carbon black nanocomposite coating: Fabrication and solid
particle erosion resistance. Polymer, 158(2018), 381-390.
[12] M. Sabzi, S.M. Mirabedini, J. Zohuriaan-Mehr, M. Atai,
Surface modification of TiO2 nano-particles with silane coupling
agent and investigation of its effect on the properties of polyurethane composite coating, Prog. Org. Coat. 65(2009), 222-228.
[13] S.-X. Zhou, L.-M. Wu, J. Sun, W.-D. Shen, Effect of nanosilica on the properties of polyester-based polyurethane. J. Appl.
Polym. Sci., 88(2003), 189-93.
[14] P. Krol, Synthesis methods, chemical structures and phase
structures of linear polyurethanes. Properties and applications of
linear polyurethanes in polyurethane elastomers, copolymers and
ionomers. Prog Mater Sci., 52(2007), 915-1015.
[ ]15ب. مداح، ع. یاوری پور، س. حسنی رمدانی، ح. حسینی، م. حسن زاده، بهبود جذب
گاز سولفید هیدروژن در غشاهای نانولیفی پلی یورتان با استفاده از نانولولههای کربنی
اصلاح شده با نانوذرات اکسید فلزی، نشریه علمی-پژوهشی مواد پیشرفته و پوششهای
نوین، دوره ،8شماره ،2138-2130 ،30پاییز .1398
[16] E.T. Thostenson, C. Li, T.W. Chou, Nanocomposites in context, Composite Sci. Technol. 65(2005), 491-516.
[17] J. Vega-Baudrit, V. Navarro-Banon, P. Vasquez, J.M. MartinMartinez Addition of nanosilicas with different silanol content
to thermoplastic polyurethane adhesives. Int. J. Adhes. Adhes.,
5(2006), 378-387.
[18] D.J. Mills, S.S. Jamali, K. Paprocka, Investigation into the
effect of nano-silica on the protective properties of polyurethane
coatings, Surf. Coat. Technol. NN2 6JD, 209(2012), 137-142.
[19] M.Ł. Maminski, A.M. Wiecław-Midor, P.G. Parzuchowski,
The effect of silica-filler on polyurethane adhesives based on renewable resource for wood bonding. Polymers 12(2020), 1-13.
[ ]20م. فلسفین، ف. اشرفی زاده، ارزیابی چسبندگی و بارپذیری پوشش
نانوساختار
CrN-CrAlNبه روش رسوب فیزیکی بخار، فصلنامه علمی-
پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی، سال ،37شماره ،81-92 ،2تابستان 139