مقدمه:

پلی اتیلن در سپراتورهاي باتري هاي اسید- سربی خودروها استفاده میشود. ابتداپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالادر سال 1950با کاربردهاي تجاري استفاده شد و امروزه در باتري هاي اسید –سربی مورد استفاده قرار میگیرد.پلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا از سال 1950مورد استفادهي تجاري 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 تجاريپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا در سپراتورهاي پلی اتیلن براي باتري هاي اسید –سربی بود که در اوایل سال 1970مورد استفاده قرار گرفت. سپراتورهاي پلی اتیلنی باعث، بهبود انرژي مخصوص و قدرت ویژه می شود که این افزایش قدرت و انرژي باعث افزایش عمر باتري در دماهاي خیلی بالاي کار می شود. سپراتورهاي پلی اتیلن جایگزین سپراتورهاي پی وي سی و سلولزي و الیاف شیشه ودیگر سپراتورهاي متداول شده است.که امروزه تقریباً %100از سپراتورهاي موجود در آمریکا و بیشتر از %70از سپراتورهاي کل جهان از این ماده ساخته میشود.

 

  • فصل اول : کلیات فصل دوم: UHMWPE و کاربرد آن درسپراتور، براي باتري هاي اسیدسربی       6
  • چکیده                         1

    مقدمه                         2

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

UHMWPE (2 -2چه پلیمري است                                                                       12

     2-3- UHMWPEتوصیف                                                                                       12

      2- 4) کاربردهاي 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) انعطافپذیري و نرمی سپراتور                                                                        15

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

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

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

       2- 7) فرآیند سپراتور پلی اتیلن براي باتري هاي اسید –سربی                                          17

     2- 7-1) انواع باتري                                                                                                 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 باتري                                                                                             32

        2- 12) نتایج و خلاصه ها                                                                                  33

2 -13) دستورالعمل تهیه آزمایشگاهی سپراتور پلی اتیلنی34

فصل سوم : ریسندگی با سرعت بالاي UHMWPEا                       36

2

فصل سوم

        3- 1) مقدمه                                                                      37

        3- 2) ریسندگی مذاب با سرعت بالا                                          38

        3- 3) الیاف پلی اتیلن محکم و قوي                                          42

        3- 4) مدل الیاف                                                                         43

  • 5) آزمایشات مقدماتی بر روي ریسندگی با سرعت بالاي الیافUHMWPEا            45
  • 3

فصل چهارم : نتیج هگیري و پیشنهادات                                                54

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

5-1 ) منابع و ماخذ                                                                                 57

فهرست جدولها

      1-1 : مواد اولیه مناسب براي واحد آزمایشگاهی                                                         6

      2-1 : انواع و خصوصیات باترهاي اتومبیل                                                               17

      2-2 : انواع و مشخصات باتري ها                                                                          18

       2-3 : مشخصات انواع سپراتورهاي مورد استفاده در باتري اسید-سربی                         19

      2-4 : روش هاي 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 ي سپراتور استاندارد                     31

      2-7 : ارزیابی و مقایسه مشخصات اولیه چند باتري                                                   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 سالهاي متفاوت را نشان می دهد                9

       2-3 : درصد توسعه باتري اتومبیل در سالهاي 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 روي 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 سپراتورهاي 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 ترك)                                         25

      2-9 : تأثیر جرم مولکولی بر روي 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 دماي 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 ي گره خوردگی ها که داراي حفره هایی است                   47

       3-3 : شماتیکی از ریسندگی محلول با سرعت بالاي 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 روي الیاف UHMWPEا                                    53

فصل اول : کلیات

1-1: هدف

در باتري هاي اسید –سربی یکی از غشاهاي 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 داراي ویژگیهاي منحصر به فردي میباشد. داراي درصد چروکیدگی کم و انقباض کم در مقابل دما بوده که از مهمترین پارامترهایی است که سازندگان باتري باید به آن توجه داشته باشند.به این لحاظ کسب دانش فنی و تولید این نوع سپراتور براي صنایع باتري سازي 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 سازي 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 براي اولین بار در کشور اجرا میشود.سپراتورهاي پلی وینیل کلرایدو سپراتورهاي پلی اتیلن با دانسیته بالا فعلاً از خارج وارد میشود. که ویژگیهاي بارز سپراتورهايپلی اتیلنی با وزن مولکولی خیلی بالا[1]را ندارند.از اهداف مهم این تحقیق بهینه سازي ویژگیهاي این نوع سپراتور میباشد. رسیدگی به استحکام کششی بسیار زیاد، بهینه سازي وزن مولکولی، عملیات پذیري بهینه فرایند جهتصنعتینمودنو بسیاري دیگر از موارد قابل ذکر از اهداف علمی، کاربردي این پروژه می باشد .

13: روش کار و تحقیق:  

براي تهیه سپراتور پلیاتیلنی، همانطوریکه در دیاگرام پائین نشان داده شده مرحلۀ اول شامل مخلوطسازي پودرهايمواد اولیه با روغن معدنی میباشد. در این مرحله 210گرم پلیاتیلن با جرم مولکولی خیلی بالا(جرم مولکولی بالاي 4میلیون گرم بر مول)، 640گرم سیلیکا رسوبی با اندازه ذرات 10–60میکرومتر، 70گرم پلاستیسایزر ديسیکلوهگزیل فتالات و 5گرم دودههمراه با 972گرم روغن معدنی در داخل مخلوط کنمخلوط شده و بعد از ژلسازي، مخلوط حاصل در دماي 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. براي حذف حلال باقی مانده روي شیت، شیت داراي منافذ میکرو با آب مقطر شستشو داده شده و وارد آون با دماي 50درجه میگردد. شیت حاصل پایداري ابعادي نداشته،براي افزایش پایداري ابعادي بر روي محصول حاصلهعمل کلندرینک (ایجاد نوارهاي موازي) صورت میگیرد تا پایداري ابعادي و ویژگیهاي فیزیکی آن بهبود یابد.

فصل دوم:UHMWPE و کاربرد آن در سپراتور، براي باتري هاي اسید- سربی

2-1) مقدمه:
پلی اتیلن در سپراتورهاي باتري هاياسید- سربی خودرو ها استفاده میشود. ابتداپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالادر سال 1950با کاربردهاي تجاري استفاده شد و امروزه در باتري هاي اسید –سربی مورد استفاده قرار میگیرد .پلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا از سال 1950مورد استفادةتجاري 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 تجاريپلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی بالا در سپراتورهاي پلی اتیلن براي باتري هاي اسید –سربی بود که در اوایل سال 1970مورد استفاده قرار گرفت. سپراتورهاي پلی اتیلنی باعث، بهبود انرژي مخصوص و قدرت ویژه می شود که این افزایش قدرت و انرژي باعث افزایش عمر باتري در دماهاي خیلی بالاي کار میشود . سپراتورهاي پلی اتیلن جایگزین سپراتورهاي پی وي سی و سلولزي و الیاف شیشه ودیگر سپراتورهاي متداول شده است.
که امروزه تقریباً %100از سپراتورهاي موجود در آمریکا و بیشتر از %70از سپراتورهاي کل جهان از این ماده ساخته میشود [8]. همانطور که مشاهده میکنیم در نمودار (2- 1) میزان مصرف سپراتورهاي پلی اتیلنی را در مناطق مختلف جهان در سال 1994نشان میدهد که بیشتر از 90میلیون باتري در آمریکاي شمالی از نوع پلی اتیلنی است و نسبت به سایر نقاط جهان از همه بیشتر است.

فصل سوم:ریسندگی با سرعت بالاي UHMWPE:

31 مقدمه :

استحکام کششی عبارتست از مقدار نیروي لازم براي کشیدن مواد تا آن ماده بشکند و پاره شود. مقدارش برابر است با FAبراساس این فرمول بلورهاي پلی اتیلن که حاوي پیوندهاي قوي C-Cدر سطح مقطع خود هستند باید از نظر تئوري نیروي خیلی زیادي براي 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.نیروي تئوري لازم براي این پلی اتیلن کریستال حدودGpa 5/32مورد نیاز خواهد بود که این خیلی از سایر مواد پلیمري بالاتر خواهد بود. بنابراین می توان الیافی با استحکام کششی Gpa2/7و مدول یانگ با مقدار تئوري نزدیک به Gpa360- 250بدست آورد.صرف نظر از خواص مکانیکی عالی، الیاف پلی اتیلن دارايدانسیتهي 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 فشاري کم و محدودیت در خزش و خواص دمایی آن کاربردهاي 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 پلیمري است که داراي رنج وسیعی از کاربردهاي متفاوت است. الیافUHMWPEهمچنین در لباس هاي حفاظتی، ماسک هاي محافظ، دستکشهاي مقاوم و همچنین براي ساخت بادبان، طناب مورد استفاده در دریاها، تور ماهیگیري 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 مرحلهي کشش گرم را حذف کرده و737سریع تر بتوان این الیاف را تهیه کرد. از آنجایی که پلی اتیلن جزء موادي است که به سرعت تشکیل بلورمیدهد و براي تولید پلی اتیلن قوي و محکم نیازمند UHMWPEمیباشیم که در ریسندگی محلول UHMWPEخیلی الاستیک است.

هدف کلیبدست آوردن بینشی در مورد پدیده هاي رئولوژي 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