30497

ساخت نانوكامپوزيت پليمري جهت استفاده در مخازن سوخت بنزيني خودرو

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي و محيط زيست

1398

1402/09/28

عليرض زاهدي

محمد فصيحي دستجردي

فن آوري هاي نوين

با سختگيرانه¬تر شدن استانداردهاي ايمني و زيست محيطي و محدوديت‌هاي متعدد بتدريج باك¬هاي پليمري جايگزين باك¬هاي فلزي گرديد تا پاسخگوي استانداردهاي جديد باشد و ايمني بالاتر به خصوص در تصادفات، كاهش وزن و مصرف سوخت و كاهش مقدارCO2 و آلايندگي هيدروكربن‌هاي خام و همچنين امكان افزايش حجم باك را در پي داشته باشد. بخصوص تحقيقات در زمينه‌ي توزيع نانو فيلرهاي مختلف در پليمرها بسيار جديد هستند با افزودن مقادير ناچيز از آن سبب بهبود خواص مي‌شود و همزمان خواص مكانيكي، عبورپذيري و كاهش وزن در پي دارد. در اين پژوهش ابتدا به معرفي انواع پليمرها، نانوذرات و سازگاركننده¬ها پرداخته شده و مواد مناسب جهت بهبود خواص عبورپذيري و خواص مكانيكي بررسي و انتخاب شدند كه از پلي اتيلن سنگين(HDPE) به عنوان ماتريس پايه، PA12 و PET به عنوان پليمر پركننده، كلويسيت 30b به عنوان نانوفيلر و از پلي اتيلن پيوند خورده با مالئيك آنيدريد به عنوان سازگاركننده (مواد آنتي اكسيدانت) استفاده شده است. نمونه¬ها با استفاده از دستگاه Internal Mixture طي يك مرحله توليد و سپس توسط دستگاه پرس گرم به اشكال مورد نظر براي انجام آزمايش¬هاي عبورپذيري و كششي تبديل شدند. تمركز اصلي اين پژوهش بر روي بهينه سازي مواد براي كاهش عبورپذيري نانوكامپوزيت و افزايش خواص مكانيكي مي¬باشد. ميزان شار عبوري در پلي‌آميد كمتر از پلي‌اتيلن ترفتالات است و با افزايش درصد پليمر و نانوذره، شار عبوري افزايش مي‌يابد. همچنين ميزان بهينه شار عبوري بدست آمده برابر با 6.32 مي‌باشد كه در مقايسه با حالت عادي باك 57 درصد كاهش پيدا كرده است. اگر به جاي پلي‌آميد، از پلي‌اتيلن ترفتالات استفاده كنيم مقدار استحكام 15 درصد افزايش مي‌يابد و با افزايش درصد پليمر ميزان استحكام كاهش پيدا مي‌كند. اگر به جاي پلي‌آميد، از پلي‌اتيلن ترفتالات استفاده كنيم مقدار مدول 20 درصد افزايش مي‌يابد اما وقتي كه از پليمردر رنج 25-16 درصد وزني استفاده مي‌كنيم، براي هر دو حالت مقدار مدول يكسان بدست مي‌آيد. اگر از پليمر در درصد وزني يكسان استفاده ‌كنيم، مقدار هزينه در حضور پلي‌اتيلن ترفتالات نسبت به پلي‌آميد 56 درصد كاهش مي‌يابد. از طرفي مقدار هزينه با افزايش درصد پليمر در باك در حضور پلي‌آميد افزايش چشمگيري دارد اما در حضور پلي‌اتيلن ترفتالات تغيير چنداني ندارد. همچنين ميزان بهينه هزينه بدست آمده برابر با 7.11 مي‌باشد كه در مقايسه با حالت عادي باك 89 درصد كاهش پيدا كرده است. واژه‌هاي كليدي: نانوكامپوزيت، نانوفيلر، پلي اتيلن سنگين، پلي آميد 12، پلي اتيلن‌تر فتالات سازگاركننده، آنتي اكسيد و عبورپذيري

1402/11/04

Fabrication of Polymer Nanocomposite for use in Car Gasoline Fuel Tanks

1/1/1900 12:00:00 AM

With the stricter safety and environmental standards and numerous restrictions, polymer tanks were gradually replaced by metal tanks to meet the new standards and higher safety, especially in accidents, weight reduction and fuel consumption, and reduction of CO2 and raw hydrocarbon pollution. It also leads to the possibility of increasing the volume of the tank. Especially, the research in the field of distribution of different nano fillers in polymers is very new, adding small amounts of it improves the properties and at the same time it leads to mechanical properties, permeability and weight reduction. In this research, first of all, various polymers, Nano particles and Compatibilizers were introduced, and suitable materials were selected to improve permeability and mechanical properties, which were heavy polyethylene (HDPE) as the base matrix, PA12 and PET as filler polymers.Cloisite 30b has been used as Nano Filler and polyethylene bonded with Maleic An-hydride as Compatibilizer (antioxidant material). The samples were transformed into the desired shapes by using the Internal Mixture device during a production stage and then by the hot press device to perform permeability and tensile tests. The main focus of this research is on the optimization of materials to reduce permeability of Nano Composite and increase mechanical properties. The amount of passing flux in Polyamide is lower than that of polyethylene Terephthalate, and with increasing percentage of polymer and Nanoparticles, the passing flux increases. Also, the optimal amount of passing flux obtained is equal to 6.32, which has decreased by 57% compared to the normal state of the tank. If we use polyethylene terephthalate instead of polyamide, the strength value increases by 15%, and with the increase of polymer percentage, the strength value decreases. If we use polyethylene terephthalate instead of polyamide, the modulus value increases by 20%, but when we use a polymer in the range of 16-25% by weight, the same modulus value is obtained for both cases. If we use the polymer in the same weight percentage, the amount of cost in the presence of polyethylene Terephthalate is reduced by 56% compared to Polyamide. On the other hand, the amount of cost increases significantly with the increase of polymer percentage in the tank in the presence of Polyamide, but it does not change much in the presence of polyethylene Terephthalate. Also, the optimal amount of cost obtained is equal to 7.11, which has decreased by 89% compared to the normal state of the tank.

نانوكامپوزيت، نانوفيلر، پلي اتيلن سنگين، پلي آميد 12، پلي اتيلن‌تر فتالات سازگاركننده، آنتي اكسيد و عبورپذيري

Nano Composite, Nano Filler, heavy polyethylene, Polyamide 12, Compatibilizer polyethylene Terephthalate, antioxidant and permeability

Sirous Dehghanzadeh

Alireza Zahedi