پوشش های نانوکامپوزیتی شفاف با طول عمر بیشتر تولید شد

به گزارش جام جم آنلاین از ستاد ویژه فناوری نانو، یکی از نانوذرات پرکاربرد در صنعت پوشش های پلیمری که مصرف زیادی به عنوان افزایش دهنده مقاومت در برابر خش دارد، نانوسیلیکا است.

از نقاط قوت سیلیکا در مقابل آلومینا می توان از پراکندگی کمتر نور نام برد که سبب شفافیت بیشتر پوشش نانوکامپوزیتی می شود.

امروزه در صنعت، از نانوسیلیکای فومی به عنوان پرکننده، برای افزایش خواص پوشش های شفاف استفاده می شود. در صورت جایگزینی این نوع پوشش با نوع رسوبی می توان هزینه های تولید را کاهش داد.

در این کار تحقیقاتی، تولید پوشش های شفاف نانوکامپوزیتی پلی یورتان اکریلیکی/نانوسیلیکا مدنظر بوده است که با اعمال آن بر روی سطح فولاد ساده کربنی، خواص مکانیکی آنها بررسی و از دو نوع نانوسیلیکای فومی و رسوبی به عنوان پرکننده در این پوشش استفاده شد.

سیلیکای فومی، پودری بی شکل، سفید، بی بو و بی مزه است که به وسیله فرایند آبکافت بخار دما بالای سیلیسیم تتراکلرید در شعله اکسیژن-هیدروژن بر طبق واکنش SiCl4 + 2H2 + O2 SiO2 + 4HCl حاصل می شود.

در این روش سیلیکات ها به وسیله اسیدهای معدنی مانند اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک عمل آوری شده تا ذرات سیلیکای هیدراته ریز و در نتیجه رسوب دهی حاصل شود. سیلیکاهای رسوبی نسبت به انواع دیگر ارزان تر است.

رضا اسلامی، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در این مورد گفت: نانوسیلیکا به علت ضریب شکست نزدیک به ضریب شکست پوشش های شفاف می تواند گزینه مناسبی برای افزایش خواص پوشش ها باشد. بر این اساس در این تحقیق مشاهده توانایی جایگزینی نانوذرات سیلیکای فومی با نوع رسوبی مورد توجه بوده است.

وی افزود: سیلیکاهای رسوبی به علت ارزانی می تواند از نظر اقتصادی گزینه مناسبی برای این جایگزینی باشد. اما باید خواص هر دو نوع پوشش مورد مقایسه قرار گیرد. در این راستا با پخش مناسب هر دو نوع نانوذرات در زمینه پلی یورتانی، پوشش های شفاف تولید شد.

اسلامی گفت: خواص نوری از جمله شفافیت، براقیت و جذب UV-Vis و نیز خواص مکانیکی از قبیل استحکام چسبندگی پوشش به زیر لایه و مقاومت در برابر ضربه مورد ارزیابی قرار گرفت.

وی افزود: نتایج آزمون شفافیت نشان می دهد که با افزایش درصد نانوسیلیکا از میزان شفافیت رزین اکریلیکی کاسته می شود. با این حال کاهش شفافیت به مقداری نیست که پوشش را دچار مشکل کند. اما نوع رسوبی از خواص نوری بهتری نسبت به نوع فومی برخوردار است.

دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: میزان جذب طیف های ماورابنفش از دیگر نتایج این تحقیق است؛ با افزایش درصد ذرات نانوسیلیکا، بر میزان طیف جذبی به ویژه در ناحیه فرابنفش افزوده شده و این جذب برای گونه رسوبی بالاتر است.

وی افزود: جذب این طیف ها به طول عمر و کیفیت پوشش های براق در طول مصرف بسیار کمک و از تخریب زود هنگام جلوگیری می کند. در نتیجه پوشش های حاوی نانوسیلیکای نوع رسوبی می تواند از عمر بالاتری برخوردار باشد.

اسلامی گفت: نتایج آزمون های استحام چسبندگی پوشش به زیر لایه حاکی از آن است که با افزودن نانوذرات سیلیکا میزان چسبندگی پوشش افزایش می یابد. به طوری که افزایش 6 درصد از نانوذرات، چسبندگی را تا میزان 40 درصد افزایش می دهد.

این دانشجوی ارشد مهندسی پلیمر افزود: در آزمون مقاومت به ضربه نیز مشاهده شد که مقاومت مستقل از مقدار نانوذرات بوده و با افزایش درصد نانوذرات در هر دو نوع تغییری در مقاومت به ضربه نانوکامپوزیت مشاهده نمی شود.

نتایج این تحقیق که با تلاش مهندس رضا اسلامی، دکتر روح الله باقری و دکتر مهدی صالحی از اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و مهندس یاسر هاشم زاده صورت گرفته است، در مجله «Progress in Organic Coatings» منتشر شده است.