بررسی اثر هیدروترمال بر روی خواص مکانیکی و کهنگی فوم عایق پلی یورتان

هزینه های بالای تولید، انتقال و توزیع انرژی برای مصارف خانگی و صنعتی، موجب گسترش روش ها و راهکارها ی با راندمان بالا برای جلوگیری از هدر رفت انرژی شده است. فوم های سخت پلی یورتان به عنوان عایق حرارتی پلی یورتان نسبت به سایر عایق های حرارتی از راندمان عملکرد مطلوب تری برخوردار است که این خود بزرگ ترین مزیت استفاده فراوان و گسترده از عایق پلی یورتان است. از این نوع عایق برای ساخت کانال¬های کولر و مجاری تهویه در ساختمان¬ها وعایق کاری لوله¬های انتقال درون محیط های آبی استفاده می¬شود. به طورکلی باگذشت زمان محصولات مصرفی خواص خود را از دست می¬دهند و می بایست با مواد جدید جایگزین شوند. برای دانستن عمر مفید محصولات، آزمون های کهنگی به صورت طبیعی و تسریع شده بکار گرفته می¬شوند. برای تسریع در پدیده کهنگی شرایط محیطی را سخت نموده تا مدت زمان کهنگی کم شود؛ بنابراین می توان در مدت زمان کوتاهی تغییرات خواص را مشاهده نمود و با برونیابی تغییرات آن را در مدت زمان های بیشتر پیش بینی کرد. در تحقیق حاضر اثرات هیدروترمال بروی خواص مکانیکی فوم سخت پلی یورتان بررسی شده است. منظور از شرایط هیدروترمال، شرایطی است که حرارت و رطوبت همزمان وجود دارد. برای این منظور نمونه های مختلف با توجه به استانداردهای مربوطه آماده و درون آب مقطر برای مدت 6 روز با دمای اتاق نگه داری شدند و پس از اطمینان از نفوذ کامل آب، نمونه¬ها به ظروف حاوی آب مقطر با دماهای 70 و 95 درجه سانتی گراد منتقل شدند و یک نمونه در دمای 20- درجه سانتیگراد قرار داده شد. این شرایط برای مدت زمان های 16، 26 و 33 روز حفظ شد. سپس نمونه ها از شرایط آزمایشگاهی مذکور خارج و برای انجام آزمون های شناسایی آماده شدند. برای اطمینان از عدم حضور آب در نمونه¬ها، به مدت 48 ساعت در دمای 70 درجه سانتی گراد درون آون نگه¬داری شدند. آزمون های شناسایی عبارت اند از آزمون فشار، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) ، وبازتاب کل تقلبل یافته-تبدیل فوریه مادون قرمز(atr-ftir). نمودارهای تنش- کرنش فشاری نشان از کاهش مقاومت فشاری فوم با افزایش دما و زمان کهنگی داشت. این کاهش در دماهای 95 و 20- درجه سانتی گراد و برای مدت زمان های 16، 26 و 33 روز کهنگی مشاهده شد. با افزایش دما و زمان کهنگی انحراف منحنی¬ها از منحنی نمونه بدون کهنگی بیشتر شد. این انحراف در دمای 95 درجه سانتی¬گراد و مدت 33 روز در تنش ثابت تا 10% کرنش مشاهده شد. اثر دما بر روی تخریب فوم پلیمری بیشتر از اثر زمان دیده شد. در نتیحه، افزایش دما، سینتیک تخریب را افزایش داد. تصویرهای آزمون sem آثار تخریب ساختار ظاهری فوم در زمان ها و دماهای کهنگی متفاوت را نشان داد. در دمای 95 درجه سانتی گراد و مدت 33 روز کهنگی، این اثر برجسته تر بود. آزمون atr-ftirبه عنوان آزمونی جهت شناسایی تخریب شیمیایی ساختار پلیمری فوم انجام شد. این آزمون برای نمونه¬های 33 روز کهنگی با دماهای 95 و 20- درجه سانتی¬گراد بکار گرفته شد. در دمای 20- درجه سانتی گراد به دلیل عدم حضور حرارت و وجود آب، تنها عامل تخریب هیدرولیز بود. لکن، در دمای 95 درجه سانتی-گراد تخریب بیشتری مشاهده شد. در حقیقت این تخریب حرارتی به تخریب ناشی از هیدرولیز افزوده شده است. با مقایسه طیف¬های دو نمونه می¬توان گفت عامل اصلی تخریب پدیده هیدرولیز بوده و به مراتب بیشتر از تخریب حرارتی سبب از بین رفتن ماده پلیمری شده است. آزمون جذب آب برای تعیین ضریب نفوذ آب به درون فوم پلی¬یورتان در دماهای 25، 70 و 95 درجه سانتی¬گراد انجام شد. محاسبه ضریب نفوذ برای این سه دما نشان از وابستگی شدید به دما دارد. برای به دست آوردن این وابستگی و بیان آن در قالب رابطه ریاضی، از معادله آرنیوس استفاده شد. این رابطه، دقیق ترین رابطه تجربی است که برای نفوذ در جامدات مورد استفاده قرار می¬گیرد. از این رابطه ضریب نفوذ در دمای بینهایت و انرژی فعال سازی برای نفوذ آب درون فوم سلول بسته پلی¬یورتان محاسبه شد. برون یابی کهنگی 16، 26، و 33 روز در دمای 95 درجه سانتی گراد به ترتیب برابر348، 566 و 730روز بود.