عنوان پایان‌نامه
بررسی و بهبود خواص شیمیایی و حرارتی سیلیکون رابر در تماس با منو اتیلن گلایکول
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1008.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48206
- تاریخ دفاع
- ۱۰ اسفند ۱۳۸۹
- دانشجو
- محبوبه رهنورد
- استاد راهنما
- قدرت الله هاشمی مطلق
- چکیده
- اورینگ یک شی¬ء حلقه¬ای شکل است که عموما از یک لاستیک ساخته می¬شود. اورینگ¬ها به منظور پیشگیری و بستن گذرگاه¬های ناخواسته یا اتلاف سیالات بکار می¬روند. به این دلیل که اورینگ¬ها در بین قطعات به منظور درزگیری استفاده می¬شوند و در تماس مستقیم با سیالات هستند، خواص لاستیک پایه مورد استفاده در ساخت آنها و سازگاری شیمیایی این لاستیک با سیال بسیار مهم می¬باشند. سیلیکون¬ها یک گروه از مواد لاستیکی ساخته شده از سیلیکون ،اکسیژن، هیدروژن و کربن هستند. این لاستیک¬ها، به دلیل ساختارشان موادی بسیار بادوام، دارای مقاومت حرارتی، اوزنی، شیمیایی، مانائی فشاری و انعطاف¬پذیری خوبی هستند که می¬توان از آنها بعلت برخورداری از این ویژگی¬های منحصربفرد به عنوان لاستیک پایه در ساخت اورینگ استفاده کرد. در این پروژه، طراحی فرمولاسیون اورینگ بر پایه لاستیک سیلیکون انجام شده است و بهینه-سازی خواص فیزیکی مکانیکی، حرارتی و شیمیایی با استفاده از طراحی آزمون¬ها به روش مقایسه¬ای انجام شده است. در طراحی مذکور، عامل پخت پراکسیدی، سیلیکا دودشده و روغن سیلیکون به عنوان متغییر در نظر گرفته شده¬اند. پس از طراحی فرمولاسیون¬¬های مختلف و تهیه نمونه¬ها، آزمون-های کنترل کیفی شامل آزمون¬های سختی، کشش، مانائی فشاری و پیرشدگی روی نمونه¬ها به منظور کسب خواص بهینه انجام شده است. جهت اطمینان از کارائی و مقاومت شیمیایی اورینگ ساخته شده با استفاده از فرمولاسیون بهینه، این اورینگ در دستگاه GC آنالیز محصولات شیمیایی پتروشیمی مارون در تماس با گازهای MEG ، DEG و TEG در فشار bar 7 و دمای?C 180 بکار گرفته شد. در ادامه این پروژه با استفاده از روش اصلاح سطح شیمیایی به منظور بهبود سطح تماس و پراکنش ذرات اکسید آهن در لاستیک سیلیکون، سطح این ذرات با استفاده از عامل اصلاح کننده وینیل تری متوکسی سیلان اصلاح شده¬اند و اثر میزان اکسید آهن و اصلاح سطحی این ذرات بر خواص مکانیکی، فیزیکی، پیرشدگی، پایداری حرارتی و هدایت حرارتی مقایسه و بررسی گردید. نتایج بدست آمده نشان می¬دهند که ذرات اکسید آهن باعث افزایش هدایت حرارتی، پایداری حرارتی و خواص پیرشدگی می¬شوند. استفاده از مقادیر زیاد اکسید آهن باعث کاهش خواص مکانیکی و فرایندپذیری سخت¬تر می¬شود. نتایج بدست آمده نشان می¬دهند که با استفاده از مقدار کمتر ذرات اکسید آهن اصلاح شده، می¬توان به همان میزان افزایش خواص حرارتی که با استفاده از مقادیر بالاتر اکسید آهن اصلاح نشده بدست آمده است در عین حال که باعث حفظ خواص مکانیکی و سهولت فرایندپذیری می¬شود، دست یافت. اصلاح سطح ذرات اکسید آهن باعث افزایش برهم¬کنش¬های فیزیکی و شیمیایی ذرات با لاستیک سیلیکون شده است. که در نتیجه آن خواص پیرشدگی، پایداری حرارتی، هدایت حرارتی و خواص مکانیکی لاستیک سیلیکون افزایش یافته¬اند. در پایان می¬توان به این نتیجه رسید که استفاده از ذرات اکسید آهن باعث بهبود خواص حرارتی و افزایش عمر سرویس دهی این لاستیک سیلیکون در کاربردهای دمای بالا می¬شود. همچنین می-توان از روش اصلاح سطحی ذرات اکسید آهن، که در این پروژه بررسی گردیده جهت افزایش قابلیت¬ها و بهبود بیشتر خواص حرارتی لاستیک سیلیکون بهره گرفت.
- Abstract
- An O-ring is a doughnut shaped object, generally made up of an elastomer. O-ring seals are used as a means for closing off unwanted passageways for fluid loss. Since O-rings are used between parts for sealing and they are in contact with fluids, the properties of their base elastomer from the point of chemical compatibility with the fluid, is greatly important. Silicones are well known elastomeric materials composed of silicon, oxygen, hydrogen and carbon. Owing to their special structure, these materials are of high stability and excellent thermal, ozone, chemical and compression set resistance, in addition to flexibility. Therefore, these elastomers can be appropriate choices for manufacturing O-rings. In this study, formulation design is done for silicone based O-rings and physic-mechanical, thermal and chemical properties optimization is done using experimental design based on a comparative method. In the mentioned design, peroxide curing agent, fumed silica and silicone grease contents are taken as variables. After the formulation design and preparation of compounds, quality control tests such as hardness, tensile strength, compression set and aging are carried out. In order to confirm the O-ring’s chemical suitability for the purpose it is going to be used, Gas chromatography in contact with MEG, DEG and TEG gases, was carried out at the pressure of 7 bars and temperature of 180°C, similar to that which is done in Maroon Petrochemical. Subsequently, using a chemical surface modification method, iron oxide particles’ surface was treated by vinyltrimethoxysilane agent, in order to obtain better surface and dispersability in the elastomeric matrix. The effect of iron oxide content and surface modification on mechanical, physical, aging, thermal stability and thermal conductivity were studied and compared. Results showed that iron oxide particles improved thermal conductivity, thermal stability and aging properties, while, using high amounts of this material, diminished mechanical properties and processability. It was shown that, keeping mechanical properties and processability, it was possible to attain the same thermal properties for a low surface modified iron oxide to that with higher contents of unmodified iron oxide. Surface modification of iron oxide particles, lead to physical and chemical interactions with silicone, resulting in superior aging, thermal and mechanical properties of the silicone elastomer.
