بررسی تجربی خواص مکانیکی لوله های نانوکامپوزیتی پلی اتیلن پرچگال/الیاف شیشه/نانولوله کربنی تولید شده به روش اکستروژن به منظور کاربرد در خطوط لوله نفت و گاز

در این پژوهش، لوله های پلی اتیلن پرچگال (HDPE) توسط الیاف شیشه (GF) و نانولوله های کربنی (CNTs) به روش اکستروژن به منظور کاربرد در خطوط لوله نفت و گاز تقویت شده اند. برای این منظور از یک دستگاه اکسترودر جدید با قابلیت بازفرآوری و ترکیب مذاب HDPE با نانولوله های کربنی در قسمت سیلندر و ماردون دستگاه استفاده شده است. لوله های نانوکامپوزیتی برای درصد وزنی ثابت از الیاف شیشه و درصدهای وزنی مختلف از نانولوله کربنی چند دیواره (5/0، 1، 5/1 و 2) تهیه شده اند. خواص مکانیکی لوله های نانوکامپوزیتی تولیدی توسط آزمایش استاندارد کشش ASTM-D3039 مورد مطالعه قرار گرفته است. در بهترین حالت با افزودن 2% وزنی نانولوله کربنی به همراه الیاف شیشه و همچنین دو بار تکرار بازفرآوری، مدول یانگ و استحکام کششی نهایی لوله نانوکامپوزیتی به ترتیب حدود 150% و 163 % افزایش می یابند. همچنین تجزیه و تحلیل گرمایی DSC بر روی نمونه های نانوکامپوزیت نیز برای بررسی ارتباط مناسب میان ماتریس HDPE و نانولوله های کربنی نشان می دهد که آنتالپی تبلور از J/g 33/106 برای پلی اتیلن خالص تا J/g 65/210 برای پلی اتیلن با 2% وزنی نانولوله کربنی افزایش یافته است. مورفولوژی سطح مقاطع شکست با استفاده از SEM به منظور بررسی پراکندگی CNTs و بررسی مکانیسم شکست در ماتریس انجام شده است. نتایج نشان می دهند که لوله های نانوکامپوزیتی پلی اتیلن پرچگال/الیاف شیشه/نانولوله کربنی می توانند در خطوط لوله نفت و گاز جایگزین مناسبی برای لوله های فولادی API 5L گرید A با استحکام کششی نهایی حدود MPa 335 باشند.