بهبود خواص آبگريزي و سايش مكانيكي پوشش پلي يورتان تقويت شده با هيبريد نانولوله كربني اصلاح شده با نانوسيليكا جهت كاربري در خط لوله انتقال گاز

Improving the hydrophobic properties and mechanical abrasion of hybrid reinforced polyurethane coating with nanosilica-modified carbon nanotubes for use in gas pipelines

پوشش ماستيكي پلي يورتان (PU) طبق استاندارد IGS-M-TP-020-2 شركت گاز ايران بعنوان يكي از روش هاي عايقكاري لوله ها و اتصالات در كنار ساير روش هاي عايقكاري بكار مي رود. در اين پژوهش پوشش هاي نانوكامپوزيت هيبريدي حاصل از اختلاط PU با 0/3 درصد وزني نانولوله كربني چند ديواره اصلاح شده با درصدهاي وزني مختلف نانوسيليكا در بازه ضخامتي μm 1000-1500 تهيه شدند. مطابق آناليز ميكروسكوپ الكتروني عبوري مقدار بهينه يك درصد وزني نانوسيليكا منجر به پراكندگي مناسب نانوذرات درون ساختار پليمر شد. بالا بودن مقاومت پوشش نانوكامپوزيتي در برابر نفوذ رطوبت و ايجاد خاصيت آبگريزي آن با كاهش زاويه ي سرش به 17 درجه و افزايش ميزان كرويت قطرات آب روي سطح پوشش توجيه شد. مقادير كمتر از 100 ميلي گرم جرم اتلافي ناشي از سايش مكانيكي و افت ناچيز ميزان چسبندگي پوشش روي سطح فولادي (كمتر از 15 درصد) و ميزان ازدياد طول تحت كشش استاندارد در بازه 10-15 درصد نسبت به پوشش PU خالص، استفاده از آن را بعنوان يك پوشش نوين جهت افزايش عمر لوله هاي فولادي گاز قابل توجيه مي سازد. نتايج اين تحقيق در خصوص آزمون هاي ياد شده، حاكي از رعايت استانداردهاي فني شركت گاز ايران توسط پوشش پيشنهادي است. بررسي ساير الزامات فني پوشش نظير ميزان جدايش كاتدي و مقادير چگالي شدت جريان مورد نياز با توجه به عمر خط لوله، مقاومت در برابر ضربه حين قرارگيري در شرايط دمايي و محيطي مختلف و مطابقت با ايستگاه هاي حفاظت كاتدي مورد استفاده در صنعت گاز در پژوهش هاي آتي امري ضروري است.

Polyurethane mastic coating (PU) according to IGS-M-TP-020-2 standard of Iran Gas Company is used as one of the insulation methods for pipes and fittings along with other insulation methods. In this study, hybrid nanocomposite coatings were prepared by mixing PU with 0.3 wt% by weight of multi-walled carbon nanotubes modified with different weight percentages of nanosilica in the thickness range of 1500-1000 μm. Characteristic tests were performed for coating application in gas transmission pipelines and the results were compared with pure PU sample. According to the analysis of transmission electron microscopy, the optimal amount of 1% by weight of nanosilica led to the proper dispersion of nanoparticles within the polymer structure. The high resistance of nanocomposite coating against moisture penetration and its hydrophobicity was justified by reducing the glide angle to 17o and increasing the sphericity of water droplets on the coating surface. Less than 100 mg of mass loss due to mechanical abrasion and a slight decrease in the adhesion of the coating on the steel surface (less than 15%) and the elongation (%) under standard tension in the range of 10-15% compared to pure PU coating, justifies its use as a new coating to increase the life of steel gas pipes. The results of this research regarding the mentioned tests indicate the observance of the technical standards of Iran Gas Company by the proposed coverage. Investigation of other technical requirements of the coating such as cathodic separation rate and current intensity density values according to the life of the pipeline, impact resistance during exposure to different temperature and environmental conditions and compliance with cathodic protection stations used in the gas industry is essential in research futures.