طراحی فرمولاسیون، تهیه نمونه و مطالعه خواص آمیزه های نانوکامپوزیت بر پایه nbr / نانو خاک رس در تولید اورینگ و پکینگ های مورد مصرف در صنعت نفت

در این پروژه، آمیزه لاستیکی مقاوم به ترکیبات نفتی بر پایه nbr، با اضافه نمودن pvc و نانو خاک رس به منظور استفاده به عنوان اورینگ و پکینگ در صنعت نفت تهیه شد. در تهیه این آمیزه نانوکامپوزیت، از دو نوع خاک رس اصلاح شده تجاری کلوزیت b30 - اصلاح سطح شده با نمکهای آمونیوم چهار تایی- و بنتونیت طبیعی آبدوست که با یک روش نوین اصلاح سطح گردید استفاده شد. در این روش جدید، اصلاح سطح بنتونیت با استفاده از پرتوهای الکترونی و tmptma در شرایط خاص انجام گرفت. از pvc بدلیل امتزاج پذیری خوب با nbr جهت بالابردن خواص مقاومت ازونی، مقاومت شیمیایی، مقاومت محیطی و استحکام کششی استفاده شد. اثر پارامترهای فرآیند اختلاط شامل دما، زمان و سرعت تیغه چرخنده بر خواص مکانیکی و مورفولوژی محصول نهایی بررسی گردید. پس از آنالیز نتایج این مرحله، بهترین شرایط اختلاط انتخاب و نمونه های نانوکامپوزیت تهیه شده در این شرایط مبنای مطالعات بعدی قرار گرفت. از دو سیستم پخت گوگردی و پرتوهای پر انرژی برای پخت نمونه ها استفاده گردید. به منظور مطالعه مورفولوژی و چگونگی پراکنش و توزیع نانوذرات در ماتریس پلیمری، نمونه های پخت نشده و نمونه های پخت شده با سیستمهای مختلف، تحت آزمونهای xrd و afm قرار گرفتند. برخی خواص مکانیکی نظیر استحکام کششی، تغییر طول در نقطه شکست و مانای فشاری در نمونه ها اندازه گیری و مطالعه شد. در ادامه با توجه به کاربرد نهایی محصول، میزان تورم در محیطهای شیمیایی مختلف شامل بنزین، نفت سفید، نفت گاز، تولوئن و روغن 10 بررسی گردید. نتایج بدست آمده از آزمون xrd نشان داد که نانوذرات بصورت میان لایه و پرپرشده در ماتریس پلیمری توزیع شده است. همچنین تصاویر بدست آمده از آزمون afm نتایج حاصل از xrd را تایید نمود. با افزایش شبکه ای شدن، در تصاویر afm، شاهد تغییر مورفولوژی آلیاژ nbr/pvc بوده که این تغییر موجب توزیع یکنواخت تر نانوخاک رس در ماتریس پلیمر گردید. همچنین زبری سطح آمیزه به عنوان عامل نشان دهنده توزیع نانوخاک رس با استفاده از داده های afm بررسی شد. در آمیزه تهیه شده با کلوزیت b30 قبل از شبکه ای شدن در مقایسه با آمیزه بدون خاک رس، استحکام کششی حدود 40%، تغییر طول در نقطه شکست حدود 200% و مانای فشاری حدود 16% افزایش داشته ولی بعد از شبکه ای شدن در مقایسه با آمیزه بدون خاک رس، استحکام کششی، تغییر طول در نقطه شکست و مانای فشاری تقریبا بدون افزایش بود. در آمیزه تهیه شده با بنتونیت اصلاح شده قبل از شبکه ای شدن در مقایسه با آمیزه بدون خاک رس نیز، استحکام کششی حدود 17%، تغییر طول در نقطه شکست بیش از 200% و مانای فشاری حدود 16% افزایش داشته و بعد از شبکه ای شدن در مقایسه با آمیزه بدون خاک رس، از نظر استحکام کششی، تغییر طول در نقطه شکست و مانای فشاری تقریبا بدون افزایش بود. آمیزه پخت شده با گوگرد با وجود داشتن استحکام کششی مطلوب، از نظر مانای فشار بسیار ضعیف عمل نمود. از نقطه نظر خواص شیمیایی آمیزه بدون خاک رس و آمیزه با مقدار بالاتر pvc، در روغن 10 حل شده ولی در سایر حلالها از خود مقاومت بهتری نشان دادند. سایر آمیزه ها نیز به طور کلی مقاومت تورمی مطلوبی در برابر حلالها داشته و فقط در برابر محیط تولوئن مقاومت تورمی ضعیفی از خود نشان دادند. در نهایت با توجه به نتایج آزمونهای مکانیکی، شیمیایی و مورفولوژی آمیزه های مختلف، استفاده از فرمولاسیون 480 npو 780np جهت تولید اورینگ و پکینگ جهت مصرف در صنعت نفت توصیه می گردد.