18264

۱۸۲۶۴

بررسي تاثير هوازدگي و حرارت بر خواص فيزيكي و مكانيكي UPVC

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - پليمر

مهر ماه ۱۳۹۶

دكتر مسعود جمشيدي

شيمي، نفت و گاز

پلي¬وينيل¬كلرايد (PVC) سومين پليمر پرمصرف دنيا است و سالهاست خواص مختلف آن مورد مطالعه قرار گرفته است. اين پليمر ذاتاً بسيار سخت بوده و در بسياري از مصارف نيازمند استفاده از نرم¬كننده¬ها است و بر اين اساس به دو دسته PVC سخت و نرم تقسيم مي¬شود. دوام اين ماده در صنايعي همچون ساختمان بسيار اهميت دارد. دوام اين پليمرها در معرض حلال، حرارات، نور، مواد شيميايي و رطوبت ممكن است متاثر شود كه ميزان اين كاهش بسيار اهميت دارد. دوام UPVC معمولاً در آزمون¬هاي هوازدگي، تابش UV و سيكل¬هاي حرارتي بررسي مي-گردد. تحقيقات نشان داده كه اجزاء مختلف در UPVC مي¬توانند دوام اين محصول را تحت تاثير قرار دهند. در اين پروژه دوام پروفيل¬هاي UPVC با مقادير مختلف تيتانيوم¬دي¬اكسيد(2، 5 و Phr 7) تحت تخريب هوازدگي مصنوعي با نور زنون و تخريب حرارتي (پيوسته و چرخه¬اي) مورد مطالعه قرار گرفته است. براي بررسي اثرات تخريب، خواص مكانيكي (مقاومت كششي، خمشي، ضربه) و رنگي آزمونه¬ها بررسي شد. براي بررسي اثر هوازدگي مصنوعي، نمونه¬ها به مدت 1200 و 3600 ساعت در دستگاه آزمون زنون قرار گرفتند و سپس براي بررسي اثرات احتمالي تحت آزمون¬هاي مكانيكي و رنگ¬سنجي قرار گرفتند. بررسي تخريب حرارتي در دماهاي 50 (آب¬گرم، آون و سيكل آب/آون) و C°100 (آون و سيكل آب/آون) و زمان¬هاي مختلف انجام شد. از آناليزهايTGA DMTA ,SEM ,DRS ,FTIR, NMR براي بررسي خصوصيات ريزساختار و هويت¬شناسي تخريب¬ها استفاده شد. نتايج آزمون مكانيكي نشان داد كه با افزايش مقدار TiO2 ، خواص نمونه¬هاي شاهد روند افزايشي دارند. افزايش بيش از حد مقدار رنگدانه تا phr 7 اثر منفي بر روي خواص دارد اما قبل از آن باعث بهبود خواص مي¬شود. همچنين نتايج نشان داد كه استحكام كششي و خمشي و مدول كششي و خمشي تحت هوازدگي و تخريب حرارتي به ميزان كمي افزايش مي¬يابد. آناليزها تشكيل گروه¬هاي عاملي جديد ناشي از تخريب پليمر و گاه پيگمنت را تائيد كرده و اذعان مي¬دارند كه روش هوازدگي باعث تخريب پيگمنت شده اما قابليت تخريب پليمر را نيز در درازمدت دارد. بالعكس روش حرارتي باعث تخريب پليمر و يا تغيير در پليمر مي-گردد. پايداري حرارتي نمونه¬ها بعد از اعمال تخريب افت بيشتري نسبت به نمونه¬هاي شاهد نشان داد. افت مدول ذخيره و افزايش Tg در اثر هوازدگي و تخريب از طريق آناليز DMTA تائيد شد. آناليز SEM تشكيل حفره در اثر تخريب را بر روي سطح نمونه¬هاي مورد بررسي نشان داده شد. تغييرات رنگ و تمايل به زردشدگي در همه روش¬هاي تخريب مورد بررسي نسبت به نمونه¬هاي شاهد با گذشت زمان مشاهده شد. واژه‌هاي كليدي: پلي¬وينيل¬كلرايد سخت، تيتانيوم¬دي¬اكسيد، هوازدگي مصنوعي، تخريب حرارتي

1396/10/13

3/21/2022 12:00:00 AM

Polyvinyl chloride is the third commonly used polymers in the world and its properties have been studied for many years. This material is used in applications such as water and sewage pipes and various extruded profiles and sheets. They are inherently hard and should be plasticized usually. They are divided in to two categories; plasticized and unplasticized PVC (PPVC andUPVC).the durability of these materials especially in construction is too important. The durability of these polymers exposed to solvents, heat, light, chemicals and moisture may be affected, and the increase/decrease in the properties reduction is important. The durability of UPVC can be evaluated by weathering, UV irradation and thermal degradation. In this paper the changes in the thermal, physical and mechanical properties of UPVC profiles with Different titanium dioxide contents (i.e. 2, 5, 7 phr) under the artificial accelerated weathering in Xenon chamber and thermal degradation (contineous and discontineous) were studied. To investigate degradation of the material, the mechanical and colorimetric propertiy were evaluated. The accelerated artificial weathering was conducted by exposing samples for 1200 hr and 3600 hr to Xenon light. Thermogravimetric Analysis (TGA), Dynamic Mechanical Analysis (DMTA), Diffuse Reflection Spectroscopy (DRS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and scanning electron microscopey (SEM) were used to investigate the morphological properties of the samples. The mechanical test results showed a decreasing trend with increasing in TiO2 content up to 5 phr. The excessive amount of pigment from 5 to 7 phr had a negative effect on the properties. The results showed that the tensile and flexural strength and the tensile and flexural modulus under weathering and thermal degradation were increased slightly. The analysis revealed the formation of new functional groups. They showed that accelerated weathering caused degradation of pigment (i.e. fading) which probably could cause polymer degradation in linger exposure times. In contraste, thermal treatment caused polymer degradation. Thermal stability of the samples after the degradation methods was decreased . The loss of the storage modulus and increase in Tg due to the weathering and thermal degradation was demonstrated by DMTA analysis. SEM analysis showed the formation of voids through degradation on the surface of the samples. Color variations and yellowing in both degradation methods were observed. Keywords: UPVC; TiO2; artificial weathering; Thermal degradation; TGA; DMTA