بررسی تجربی خواص مکانیکی لوله‌های 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، لوله‌های پلی اتیلن پرچگال (hdpe) توسط الیاف شیشه (gf) و نانولوله‌های کربنی (cnts) به روش اکستروژن به منظور کاربرد در خطوط لوله نفت و گاز تقویت شده‌اند. برای این منظور از یک دستگاه اکسترودر جدید با قابلیت بازفرآوری و ترکیب مذاب hdpe با نانولوله‌های کربنی در قسمت سیلندر و ماردون دستگاه استفاده شده است. لوله‌های 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 شده‌اند. خواص مکانیکی لوله‌های 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 می‌یابند. همچنین تجزیه و تحلیل گرمایی dsc بر روی نمونه‌های نانوکامپوزیت نیز برای بررسی ارتباط مناسب میان ماتریس hdpe و نانولوله‌های کربنی نشان می‌دهد 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 می‌دهند که لوله‌های نانوکامپوزیتی پلی اتیلن پرچگال/الیاف شیشه/نانولوله کربنی می‌توانند در خطوط لوله نفت و گاز جایگزین مناسبی برای لوله‌های فولادی api 5l گرید a با استحکام کششی نهایی حدود mpa 335 باشند.