پديد آورنده :
حموله، حميد
عنوان :
بررسي اثر هيدروترمال بر روي خواص مكانيكي و كهنگي فوم عايق پلي يورتان
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي پيشرفته
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
سيزده، 78ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص.ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
كيقباد شمس، احمد اسدي نژاد
تاريخ نمايه سازي :
28/2/94
استاد داور :
محمد اميري، احمدرضا شفيعي زادگان اصفهاني
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/09/27
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
چكيده فارسي :
چكيده هزينههاي باالي توليد انتقال و توزيع انرژي براي مصارف خانگي و صنعتي موجب گسترش روشها و راهكارها ي با راندمان باال براي جلوگيري از هدر رفت انرژي شده است فومهاي سخت پلييورتان بهعنوان عايق حرارتي پلييورتان نسبت به ساير عايقهاي حرارتي از راندمان عملكرد مطلوبتري برخوردار است كه اين خود بزرگترين مزيت استفاده فراوان و گسترده از عايق پلييورتان است از اين نوع عايق براي ساخت كانالهاي كولر و مجاري تهويه در ساختمانها وعايقكاري لولههاي انتقال درون محيطهاي آبي استفاده ميشود بهطوركلي باگذشت زمان محصوالت مصرفي خواص خود را از دست ميدهند و ميبايست با مواد جديد جايگزين شوند براي دانستن عمر مفيد محصوالت آزمونهاي كهنگي بهصورت طبيعي و تسريع شده بكار گرفته ميشوند براي تسريع در پديده كهنگي شرايط محيطي را سخت نموده تا مدتزمان كهنگي كم شود بنابراين ميتوان در مدتزمان كوتاهي تغييرات خواص را مشاهده نمود و با برونيابي تغييرات آن را در مدتزمانهاي بيشتر پيشبيني كرد در تحقيق حاضر اثرات هيدروترمال بروي خواص مكانيكي فوم سخت پلييورتان بررسي شده است منظور از شرايط هيدروترمال شرايطي است كه حرارت و رطوبت همزمان وجود دارد براي اين منظور نمونههاي مختلف با توجه به استانداردهاي مربوطه آماده و درون آب مقطر براي مدت 6 روز با دماي اتاق نگهداري شدند و پس از اطمينان از نفوذ كامل آب نمونهها به ظروف حاوي آب مقطر با دماهاي 70 و 95 درجه سانتيگراد منتقل شدند و يك نمونه در دماي 70 درجه سانتيگراد قرار داده شد اين شرايط براي مدتزمانهاي 66 60 و 33 روز حفظ شد سپس نمونهها از شرايط آزمايشگاهي مذكور خارج و براي انجام آزمونهاي شناسايي آماده شدند براي اطمينان از عدم حضور آب در نمونهها به مدت 48 ساعت در دماي 70 درجه سانتيگراد درون آون نگهداري شدند آزمونهاي شناسايي عبارتاند از آزمون فشار ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM وبازتاب كل تقلبل يافته تبديل فوريه مادون قرمز ATR FTIR نمودارهاي تنش كرنش فشاري نشان از كاهش مقاومت فشاري فوم با افزايش دما و زمان كهنگي داشت اين كاهش در دماهاي 95 و 70 درجه سانتيگراد و براي مدتزمانهاي 66 60 و 33 روز كهنگي مشاهده شد با افزايش دما و زمان كهنگي انحراف منحنيها از منحني نمونه بدون كهنگي بيشتر شد اين انحراف در دماي 95 درجه سانتيگراد و مدت 33 روز در تنش ثابت تا 76 كرنش مشاهده شد اثر دما بر روي تخريب فوم پليمري بيشتر از اثر زمان ديده شد در نتيحه افزايش دما سينتيك تخريب را افزايش داد تصويرهاي آزمون SEM آثار تخريب ساختار ظاهري فوم در زمانها و دماهاي كهنگي متفاوت را نشان داد در دماي 95 درجه سانتيگراد و مدت 33 روز كهنگي اين اثر برجسته تر بود آزمون ATR FTIR بهعنوان آزموني جهت شناسايي تخريب شيميايي ساختار پليمري فوم انجام شد اين آزمون براي نمونههاي 33 روز كهنگي با دماهاي 95 و 70 درجه سانتيگراد بكار گرفته شد در دماي 70 درجه سانتيگراد به دليل عدم حضور حرارت و وجود آب تنها عامل تخريب هيدروليز بود لكن در دماي 95 درجه سانتيگراد تخريب بيشتري مشاهده شد در حقيقت اين تخريب حرارتي به تخريب ناشي از هيدروليز افزوده شده است با مقايسه طيفهاي دو نمونه ميتوان گفت عامل اصلي تخريب پديده هيدروليز بوده و به مراتب بيشتر از تخريب حرارتي سبب از بين رفتن ماده پليمري شده است آزمون جذب آب براي تعيين ضريب نفوذ آب به درون فوم پلييورتان در دماهاي 90 70 و 95 درجه سانتيگراد انجام شد محاسبه ضريب نفوذ براي اين سه دما نشان از وابستگي شديد به دما دارد براي به دست آوردن اين وابستگي و بيان آن در قالب رابطه رياضي از معادله آرنيوس استفاده شد اين رابطه دقيقترين رابطه تجربي است كه براي نفوذ در جامدات مورد استفاده قرار ميگيرد از اين رابطه ضريب نفوذ در دماي بينهايت و انرژي فعالسازي براي نفوذ آب درون فوم سلول بسته پلييورتان محاسبه شد برونيابي كهنگي 66 60 و 33 روز در دماي 95 درجه سانتيگراد به ترتيب برابر483 669 و 730روز بود
چكيده انگليسي :
Abstract The high cost of production transmission and distribution of energy for household andindustrial consumption has lead to development of efficient methods and solutions for energy lossprevention Rigid polyurethane foams as thermal insulation materials have a better performancethan other thermal insulators This is the main reason for the widespread use of rigid polyurethaneas an insulator This type of insulator is used in ducts of cooling and ventilation systems inbuildings and insulation of transmission pipe lines in humid environments Generally over time consuming products and commodities lose their properties and must be replaced with newmaterials Natural and accelerated aging methods are commonly used to find the lifetime ofproducts To accelerate the aging phenomenon severe experimental conditions are applied in orderto reduce the aging time such that changes of properties can be observed The extrapolation ofthese changes leads to eventuation and estimation of the product behavior in long run In this work the hydrothermal effects on the changes of mechanical properties and aging of rigid polyurethaneinsulation foam have been investigated Here by hydrothermal we mean simultaneous presence ofwater and heat For this purpose different samples were prepared according to the pertinentstandards and placed in distillated water at room temperature for 6 days After assurance of fullpenetration of water into samples the samples were kept at 20 70 and 95 C These conditionswere maintained for 16 26 and 33 days Then the samples were taken out of the experimentalconditions and were subject to various characterizations test methods To ensure the lack ofpresence of water in samples they were kept in an oven at 70 C for 48 hours The characterizationtest methods involved compression test scanning electron microscopy SEM and attenuated totalreflection Fourier transform infrared spectroscopy ATR FTIR Diagram of stress strain displayedreduction of compression modulus of foam with increasing temperature and aging time Thisreduction was observed at 20 and 95 C for 16 26 and 33 days Deviation of curves from that ofthe control sample increased with increased temperature and aging time This deviation reached upto 10 of strain at constant stress at 95 C and 33 days Effect of temperature on polyurethanefoam degradation was more than that of the aging time As a result the temperature increased thekinetics of degradation The images of SEM test showed degradation of the foam s apparentstructure at different temperatures and aging times However this degradation was moreremarkable for images at 95 C and 33 days ATR FTIR test was carried out as a method foranalysis of chemical degradation of polymeric structure This test was performed on samples agedfor 33 days at 20 and 95 C At 20 C because of the presence of water and absence of heat hydrolysis was the only effective factor of chemical degradation However more damage wasobserved at 95 C In fact this thermal degradation is added to the degradation caused byhydrolysis The comparison of these spectrums demonstrated that the main mechanism ofdegradation is hydrolysis and the degradation by hydrolysis is much more than the thermaldegradation The water absorption test was carried out to determine the diffusion coefficient intothe polyurethane foam at 25 70 and 95 C The Calculation of the diffusion coefficient at thesetemperatures showed its strong dependence on temperature The Arrhenius equation was used todetermine this dependency and express it in a mathematical expression This expression is the mostprecise empirical formula used for diffusion in solids Thus the diffusion coefficient at infinitetemperature and activation energy of diffusion of water into the closed cell polyurethane foam wascalculated The extrapolation of aging for 16 26 and 33 days at 95 o C was equal to 348 566 and730 respectively
استاد راهنما :
كيقباد شمس، احمد اسدي نژاد
استاد داور :
محمد اميري، احمدرضا شفيعي زادگان اصفهاني
