توليد پوشش‌ هاي نانوكامپوزيتي شفاف با طول عمر بيشتر

به گزارش گروه علمي ايرنا از ستاد ويژه فناوري نانو، يكي از نانوذرات پركاربرد در صنعت پوشش‌هاي پليمري كه مصرف زيادي به عنوان افزايش دهنده مقاومت در برابر خش دارد، نانوسيليكا است.

از نقاط قوت سيليكا در مقابل آلومينا مي‌توان از پراكندگي كمتر نور نام برد كه سبب شفافيت بيشتر پوشش نانوكامپوزيتي مي‌شود.

امروزه در صنعت، از نانوسيليكاي فومي به عنوان پركننده، براي افزايش خواص پوشش‌هاي شفاف استفاده مي‌شود. در صورت جايگزيني اين نوع پوشش با نوع رسوبي مي‌توان هزينه‌هاي توليد را كاهش داد.

در اين كار تحقيقاتي، توليد پوشش‌هاي شفاف نانوكامپوزيتي پلي يورتان اكريليكي/نانوسيليكا مدنظر بوده است كه با اعمال آن بر روي سطح فولاد ساده كربني، خواص مكانيكي آنها بررسي و از دو نوع نانوسيليكاي فومي و رسوبي به عنوان پركننده در اين پوشش استفاده شد.

سيليكاي فومي، پودري بي‌شكل، سفيد، بي‌بو و بي‌مزه است كه به ‌وسيله‌ فرايند آبكافت بخار دما بالاي سيليسيم تتراكلريد در شعله اكسيژن-هيدروژن بر طبق واكنش SiCl4 + 2H2 + O2 SiO2 + 4HCl حاصل مي‌شود.

در اين روش سيليكات‌ها به‌ وسيله اسيدهاي معدني مانند اسيد سولفوريك و اسيد هيدروكلريك عمل آوري شده تا ذرات سيليكاي هيدراته ريز و در نتيجه رسوب‌ دهي حاصل شود. سيليكاهاي رسوبي نسبت به انواع ديگر ارزان‌تر است.

رضا اسلامي، دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي پليمر دانشگاه صنعتي اميركبير، در اين مورد گفت: نانوسيليكا به علت ضريب شكست نزديك به ضريب شكست پوشش‌هاي شفاف مي‌تواند گزينه مناسبي براي افزايش خواص پوشش‌ها باشد. بر اين اساس در اين تحقيق مشاهده‌ توانايي جايگزيني نانوذرات سيليكاي فومي با نوع رسوبي مورد توجه بوده است.

وي افزود: سيليكاهاي رسوبي به علت ارزاني مي‌تواند از نظر اقتصادي گزينه‌ مناسبي براي اين جايگزيني باشد. اما بايد خواص هر دو نوع پوشش مورد مقايسه قرار گيرد. در اين راستا با پخش مناسب هر دو نوع نانوذرات در زمينه پلي يورتاني، پوشش‌هاي شفاف توليد شد.

اسلامي ادامه داد: خواص نوري از جمله شفافيت، براقيت و جذب UV-Vis و نيز خواص مكانيكي از قبيل استحكام چسبندگي پوشش به زير لايه و مقاومت در برابر ضربه مورد ارزيابي قرار گرفت.

وي گفت: نتايج آزمون شفافيت نشان مي‌دهد كه با افزايش درصد نانوسيليكا از ميزان شفافيت رزين اكريليكي كاسته مي‌شود. با اين حال كاهش شفافيت به مقداري نيست كه پوشش را دچار مشكل كند. اما نوع رسوبي از خواص نوري بهتري نسبت به نوع فومي برخوردار است.

اسلامي افزود: ميزان جذب طيف‌هاي ماورابنفش از ديگر نتايج اين تحقيق است؛ با افزايش درصد ذرات نانوسيليكا، بر ميزان طيف جذبي به ويژه در ناحيه فرابنفش افزوده شده و اين جذب براي گونه رسوبي بالاتر است.

وي اظهار كرد: جذب اين طيف‌ها به طول عمر و كيفيت پوشش‌هاي براق در طول مصرف بسيار كمك و از تخريب زود‌هنگام جلوگيري مي‌كند. در نتيجه پوشش‌هاي حاوي نانوسيليكاي نوع رسوبي مي‌تواند از عمر بالاتري برخوردار باشد.

اسلامي خاطر نشان كرد: نتايج آزمون‌هاي استحام چسبندگي پوشش به زير لايه حاكي از آن است كه با افزودن نانوذرات سيليكا ميزان چسبندگي پوشش افزايش مي‌يابد. به طوري كه افزايش 6 درصد از نانوذرات، چسبندگي را تا ميزان 40 درصد افزايش مي‌دهد.

وي گفت: در آزمون مقاومت به ضربه نيز مشاهده شد كه مقاومت مستقل از مقدار نانوذرات بوده و با افزايش درصد نانوذرات در هر دو نوع تغييري در مقاومت به ضربه نانوكامپوزيت مشاهده نمي‌شود.

نتايج اين تحقيق كه با تلاش مهندس رضا اسلامي، دكتر روح الله باقري و دكتر مهدي صالحي از اعضاي هيات علمي دانشگاه صنعتي اصفهان و مهندس ياسر هاشم زاده صورت گرفته است، در مجله‌ Progress in Organic Coatings منتشر شده است.

علمي(1)1834**1440