مقدمه:

پلی اتیلن در سپراتورهای باتری های اسید- سربی خودروها استفاده میشود. ابتداپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالادر سال 1950با کاربردهای تجاری استفاده شد و امروزه در باتری های اسید –سربی مورد استفاده قرار میگیرد.پلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا از سال 1950مورد استفادهی تجاری قرار گرفت، اگر چه این ماده به خانواده پلی اتیلن وابسته است اماپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا مقاومت ضربه و مقاومت بالایی در برابر فرسایش نسبت به دیگر ترموپلاستیکها دارد. اولین کاربرد تجاریپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا در سپراتورهای پلی اتیلن برای باتری های اسید –سربی بود که در اوایل سال 1970مورد استفاده قرار گرفت. سپراتورهای پلی اتیلنی باعث، بهبود انرژی مخصوص و قدرت ویژه می شود که این افزایش قدرت و انرژی باعث افزایش عمر باتری در دماهای خیلی بالای کار می شود. سپراتورهای پلی اتیلن جایگزین سپراتورهای پی وی سی و سلولزی و الیاف شیشه ودیگر سپراتورهای متداول شده است.که امروزه تقریباً %100از سپراتورهای موجود در آمریکا و بیشتر از %70از سپراتورهای کل جهان از این ماده ساخته میشود.

 

  • فصل اول : کلیات فصل دوم: UHMWPE و کاربرد آن درسپراتور، برای باتری های اسیدسربی       6
  • چکیده                         1

    مقدمه                         2

  • 1
  • فصل دوم
  • 2- 1 مقدمه                                                                                            10

UHMWPE (2 -2چه پلیمری است                                                                       12

     2-3- UHMWPEتوصیف                                                                                       12

      2- 4) کاربردهای مهم UHMWPE                              ا                                        13

       2- 5) کاربرد UHMWPEدر سپراتورها                                                                      14

       2- 6) مشخصات UHMWPEدر ساخت سپراتور                                                          14

     2- 6- 1) غلتک زنی اکستروژن                                                                                   14

       2- 6- 2) انعطافپذیری و نرمی سپراتور                                                                        15

       2- 6- 3) بهبود تخلخل و نقش آن در عملکرد و عمرباتری                                                15

     2- 6- 4) مقاومت عالی سپراتور در برابر شکست بی موقع و زودرس                                     16

      2- 6- 5) پایداری دمایی و مقاومت اکسیداسیون در عملکرد و عمر سپراتور                           16

       2- 7) فرآیند سپراتور پلی اتیلن برای باتری های اسید –سربی                                          17

     2- 7-1) انواع باتری                                                                                                 17

      2- 7-2) توابع و خواص سپراتورها                                                                             18

     2- 7-2- 1) مقاومت الکتریکی                                                                                19

        2- 7-2- 2) متوسط مقدار خلل و فرج                                                                    20

        2- 8) سپراتور PE                                          ا                                                 22

         2- 8-1) وضعیت اطلاعات در مورد سپراتورPE               ا                                        22

         2- 8-2) تخریب شدن سپراتور پلی اتیلن                                                               23

         2- 8-3) بهبود مقاومت اکسیداسیون الکتروشیمیایی در سپراتور پلی اتیلن                    25

  2- 9) مقدار و حجم مواد در سپراتور پلی اتیلنی                                                             29

2- 11- انواع پلاستی سایزها                                                                                 30

2- 10 سپراتور پلی اتیلن با مقاومت اکسیداسیون الکتروشیمیایی بهبود یافته                 31

2-11 تست باتری                                                                                             32

        2- 12) نتایج و خلاصه ها                                                                                  33

2 -13) دستورالعمل تهیه آزمایشگاهی سپراتور پلی اتیلنی34

فصل سوم : ریسندگی با سرعت بالای UHMWPEا                       36

2

فصل سوم

        3- 1) مقدمه                                                                      37

        3- 2) ریسندگی مذاب با سرعت بالا                                          38

        3- 3) الیاف پلی اتیلن محکم و قوی                                          42

        3- 4) مدل الیاف                                                                         43

  • 5) آزمایشات مقدماتی بر روی ریسندگی با سرعت بالای الیافUHMWPEا            45
  • 3

فصل چهارم : نتیج هگیری و پیشنهادات                                                54

  • 1) نتیجهگیری                                                                              55
  • فصل پنجم : منابع و مناخذ                                                         56

5-1 ) منابع و ماخذ                                                                                 57

فهرست جدولها

      1-1 : مواد اولیه مناسب برای واحد آزمایشگاهی                                                         6

      2-1 : انواع و خصوصیات باترهای اتومبیل                                                               17

      2-2 : انواع و مشخصات باتری ها                                                                          18

       2-3 : مشخصات انواع سپراتورهای مورد استفاده در باتری اسید-سربی                         19

      2-4 : روش های بهبود الکتروشیمیایی مقاومت اکسیداسیون                                      26

      2-5 : ارتباط بین وزن مولکولی پلی اتیلن و خواص سپراتور                                        28

       2-6 : مقایسه خواص سپراتور پلی اتیلن با یک نمونه ی سپراتور استاندارد                     31

      2-7 : ارزیابی و مقایسه مشخصات اولیه چند باتری                                                   32

فهرست نمودارها

       2-1 : میزان مصرف سپراتور پلی اتیلنی را در مناطق مختلف نشان می دهد                      8

      2-2 : میزان درصد استفاده از انواع سپراتور در سالهای متفاوت را نشان می دهد                9

       2-3 : درصد توسعه باتری اتومبیل در سالهای مختلف در اروپا                                       9

      2-3 : مقایسۀ مقاومت ضربه مواد مختلف را نشان می دهد                                         10

      2-4 : مقایسۀ مقاومت سایشی مواد را نشان می دهد                                                 11

فهرست شکلها

      2-1 : اثر وزن مولکولی بر روی مقاومت ضربه و مقاومت سایشی                                   11

      2-2 : وابستگی مقاومت الکتریکی ، نسبت به درصد تخلخل                                         20

      2-3 : توزیع اندازه ذرات سرب                                                                              21

       2-4 : رنگ اسید سولفوریک بعد از صاف کردن محلول                                                22

       2-5 : توزیع اندازه خلل و فرج در سپراتورهای گوناگون                                               22

       2-6 : وضعیت انواع تخریب اکسیداسیون سپراتور پلی اتیلن                                         23

       2-7 : مراحل تخریب سپراتور پلی اتیلن (روش مصرف اکسیژن)                                   25

      2-8 : مراحل تخریب سپراتور پلی اتیلن (روش ایجاد ترک)                                         25

      2-9 : تأثیر جرم مولکولی بر روی مقاومت شیمیایی و خواص مکانیکی                          27

       2-10 : ارتباط بین وزن مولکولی پلی اتیلن و زمان اکسیداسیون الکتروشیمیایی              29

2-11 : ارتباط بین وزن مولکولی پلی اتیلن و مقاومـت در برابـر اسـید سـولفوریک

29

       2-12 : ارتباط بین دمای اسید سولفوریک و عمر سپراتور                                            32

      2-13 : شمایی از یک سپراتور پلی اتیلن و دو صفحه مثبت و منفی                              34

       2-14 : شمایی از فرآیند تهیه آزمایشگاهی سپراتور PE           ا                                  35

       3-1 : ماکزیمم نیروها که تابعی از سرعت پیچیدن هستند                                           41

       3-2 : ارائه شماتیکی از شبکه ی گره خوردگی ها که دارای حفره هایی است                   47

       3-3 : شماتیکی از ریسندگی محلول با سرعت بالای UHMWPEا                               48

       3-4 : استحکام کششی الیاف پلی اتیلن که تابعی از سرعت پیچیدن                              51

         3-5 : ماکزیمم سرعتپیچیدن تابع دما در اطراف نوریس                                            51

3-6 : نمایی از مسیر و گراف SEMالیاف ریسیده شده با سرعت زیاد پلی اتیلن با سرعتاm/min 2700 ا             52

3-7 : تغییرات گرما بر حسب دما بر روی الیاف UHMWPEا                                    53

فصل اول : کلیات

1-1: هدف

در باتری های اسید –سربی یکی از غشاهای نیمه تراوا که به عنوان جداکننده آند و کاتد قرار میگیرد، سپراتور پلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا میباشد. این نوع سپراتور به واسطه داشتن استحکام بالا در مقابل شکست و همچنین دارا بودن استحکام کشش بسیار زیاد و مقاومت دمایی زیاد دارای ویژگیهای منحصر به فردی میباشد. دارای درصد چروکیدگی کم و انقباض کم در مقابل دما بوده که از مهمترین پارامترهایی است که سازندگان باتری باید به آن توجه داشته باشند.به این لحاظ کسب دانش فنی و تولید این نوع سپراتور برای صنایع باتری سازی داخل کشور از اهمیت بسزایی برخوردار میباشد که هدف از انجام این طرح بوده که بتواند کشور را به خود کفایی برساند.کسب دیتا خصوص میزان تخلخل غشا، استحکام کششی، بهینه سازی وزن مولکولی بین 106×( 5 -2)، و کم نمودن چروکیدگی از مسائل مهم انجام این پروژه در مقیاس آزمایشگاهی میباشد.

12: پیشینه تحقیق:

در حال حاضر در کشور مسبوق به سابقه نبوده و این پروژه برای اولین بار در کشور اجرا میشود.سپراتورهای پلی وینیل کلرایدو سپراتورهای پلی اتیلن با دانسیته بالا فعلاً از خارج وارد میشود. که ویژگیهای بارز سپراتورهایپلی اتیلنی با وزن مولکولی خیلی بالا[1]را ندارند.از اهداف مهم این تحقیق بهینه سازی ویژگیهای این نوع سپراتور میباشد. رسیدگی به استحکام کششی بسیار زیاد، بهینه سازی وزن مولکولی، عملیات پذیری بهینه فرایند جهتصنعتینمودنو بسیاری دیگر از موارد قابل ذکر از اهداف علمی، کاربردی این پروژه می باشد .

13: روش کار و تحقیق:  

برای تهیه سپراتور پلیاتیلنی، همانطوریکه در دیاگرام پائین نشان داده شده مرحلۀ اول شامل مخلوطسازی پودرهایمواد اولیه با روغن معدنی میباشد. در این مرحله 210گرم پلیاتیلن با جرم مولکولی خیلی بالا(جرم مولکولی بالای 4میلیون گرم بر مول)، 640گرم سیلیکا رسوبی با اندازه ذرات 10–60میکرومتر، 70گرم پلاستیسایزر دیسیکلوهگزیل فتالات و 5گرم دودههمراه با 972گرم روغن معدنی در داخل مخلوط کنمخلوط شده و بعد از ژلسازی، مخلوط حاصل در دمای 220درجه سانتیگراد اکسترود شده و وارد شیتساز میگردد. شیت حاصل وارد تشتک استخراج روغن شده، 80درصد از روغن معدنی جذب شده، بوسیلۀ حلالهگزان استخراج میگردد. برای حذف حلال باقی مانده روی شیت، شیت دارای منافذ میکرو با آب مقطر شستشو داده شده و وارد آون با دمای 50درجه میگردد. شیت حاصل پایداری ابعادی نداشته،برای افزایش پایداری ابعادی بر روی محصول حاصلهعمل کلندرینک (ایجاد نوارهای موازی) صورت میگیرد تا پایداری ابعادی و ویژگیهای فیزیکی آن بهبود یابد.

فصل دوم:UHMWPE و کاربرد آن در سپراتور، برای باتری های اسید- سربی

2-1) مقدمه:
پلی اتیلن در سپراتورهای باتری هایاسید- سربی خودرو ها استفاده میشود. ابتداپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالادر سال 1950با کاربردهای تجاری استفاده شد و امروزه در باتری های اسید –سربی مورد استفاده قرار میگیرد .پلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا از سال 1950مورد استفادهتجاری قرارگرفت، اگر چه این ماده به خانواده پلی اتیلن وابسته است اماپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا، مقاومت ضربه و مقاومت بالایی در برابر فرسایش نسبت به دیگر ترموپلاستیکها دارد. اولین کاربرد تجاریپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا در سپراتورهای پلی اتیلن برای باتری های اسید –سربی بود که در اوایل سال 1970مورد استفاده قرار گرفت. سپراتورهای پلی اتیلنی باعث، بهبود انرژی مخصوص و قدرت ویژه می شود که این افزایش قدرت و انرژی باعث افزایش عمر باتری در دماهای خیلی بالای کار میشود . سپراتورهای پلی اتیلن جایگزین سپراتورهای پی وی سی و سلولزی و الیاف شیشه ودیگر سپراتورهای متداول شده است.
که امروزه تقریباً %100از سپراتورهای موجود در آمریکا و بیشتر از %70از سپراتورهای کل جهان از این ماده ساخته میشود [8]. همانطور که مشاهده میکنیم در نمودار (2- 1) میزان مصرف سپراتورهای پلی اتیلنی را در مناطق مختلف جهان در سال 1994نشان میدهد که بیشتر از 90میلیون باتری در آمریکای شمالی از نوع پلی اتیلنی است و نسبت به سایر نقاط جهان از همه بیشتر است.

فصل سوم:ریسندگی با سرعت بالای UHMWPE:

31 مقدمه :

استحکام کششی عبارتست از مقدار نیروی لازم برای کشیدن مواد تا آن ماده بشکند و پاره شود. مقدارش برابر است با FAبراساس این فرمول بلورهای پلی اتیلن که حاوی پیوندهای قوی C-Cدر سطح مقطع خود هستند باید از نظر تئوری نیروی خیلی زیادی برای شکست آنها صرف کرد. در حقیقت اگر بینهایت مولکول طولانی پلی اتیلن کنار هم و در یک خط بتوانیم قرار دهیم و آن ها را متبلور کنیم.نیروی تئوری لازم برای این پلی اتیلن کریستال حدودGpa 5/32مورد نیاز خواهد بود که این خیلی از سایر مواد پلیمری بالاتر خواهد بود. بنابراین می توان الیافی با استحکام کششی Gpa2/7و مدول یانگ با مقدار تئوری نزدیک به Gpa360- 250بدست آورد.صرف نظر از خواص مکانیکی عالی، الیاف پلی اتیلن دارایدانسیتهی کمی هستند و از نظر شیمیایی خنثی و بی اثر هستند و همچنین غیر سمی و در مقابل اشعه uvمقاوم و مقاومت سایشی خوبی دارند، هدایت حرارتی بالا و چقرمگی خوب و مقاومت ضربه خوب از دیگر خواص این ماده میباشد. اگرچه مقاومت فشاری کم و محدودیت در خزش و خواص دمایی آن کاربردهای آن را محدود می کند. اما نقطۀ ذوب پایین آن باعث می شود که بتوان به آسانی آن را تهیه کرد و از دیگر خواص آن این است که خیلی در دسترس است و قیمت آن مناسب است. تمام این فاکتورها به ما نشان می دهد که پلی اتیلن پلیمری است که دارای رنج وسیعی از کاربردهای متفاوت است. الیافUHMWPEهمچنین در لباس های حفاظتی، ماسک های محافظ، دستکشهای مقاوم و همچنین برای ساخت بادبان، طناب مورد استفاده در دریاها، تور ماهیگیری و چتر نجات بسیار مناسب میباشد. از کامپوزیت کردن آن می توان وسایل ورزشی، قسمتهایی از اتومبیل و یا هواپیما را ساخت.با رشد این کاربردها و مخصوصاً افزایش حجم مصرف در این کاربردها ما را بر آن داشته که الیاف پلی اتیلن را مورد بررسی قرار دهیم. الیاف پلی اتیلن امروزه به صورت الیاف با سرعت ریسندگی زیاد تولید میشود که الیاف با سرعت بسیار زیاد ریسیده میشوند که دیگر مرحلهی کشش گرم را حذف کرده و737سریع تر بتوان این الیاف را تهیه کرد. از آنجایی که پلی اتیلن جزء موادی است که به سرعت تشکیل بلورمیدهد و برای تولید پلی اتیلن قوی و محکم نیازمند UHMWPEمیباشیم که در ریسندگی محلول UHMWPEخیلی الاستیک است.

هدف کلیبدست آوردن بینشی در مورد پدیده های رئولوژی که هنگام کشیدن UHMWPEاتفاق میافتد میباشد.


مقطع کارشناسی ارشد
بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

 


فایل pdf همراه با فایل word

قیمت35000تومان