پوشش‌های پودری پلی‌استر/اپوکسی با خواص ویژه: سخت و آبگریز

کد مقاله : 1196-IACC7

نویسندگان

حمیده نجاری گنبر * دانشجو

چکیده مقاله

مقدمه امروزه پوشش‌های پودری به تدریج جایگزین پوشش‌های مایع معمولی می‌شوند [1]. استفاده از پوشش‌های آلی پودری در کاربردهای مختلف هم چون مبلمان محیط‌های بیرونی و لوازم خانگی رواج یافته است. مزیت بزرگ پوشش‌های پودری نسبت به پوشش‌های مایع معمولی عدم وجود حلال است که باعث می‌شود پوشش‌های پودری سازگار با محیط زیست باشند. پوشش‌های پودری مزایای دیگری مانند خواص مکانیکی بالا، مواد اتلاف شده هنگام پوشش‌دهی کمتر و چسبندگی بهتر دارند. از معایب پوشش‌های پودری می‌توان به هزینه بالای راه‌اندازی اشاره کرد [2]. پوشش‌های بر پایه پلی‌استر با عامل پخت اپوکسی پوشش‌های بسیار مناسبی هستند که مطالعات کمی روی آن‌ها صورت گرفته است [3]. مطالعات نشان داده‌اند که افزودن مقدار بسیار کمی از نانوذرات باعث بهبود خواص پوشش می‌شوند. سختی پوشش و خاصیت آبگریزی از خواص مهمی هستند که می‌توان در پوشش‌ها بهبود داد [4]. نانوذرات سیلیکا از افزودنی هایی هستند که می توان در جهت بهبود این خواص در پوشش از آن‌ها استفاده کرد. روش اختلاط برای دستیابی یه توزیع مناسب نانوذرات در ماتریس پودر بسیار مهم است. روش‌های مختلفی برای این منظور وجود دارند که استفاده ازآسیاب گلوله ای از روش‌های ارزان، در دسترس و مناسب می‌باشد [5]. هدف از این کار پژوهشی دستیابی به پوشش‌های پودری بر پایه پلی‌استر/اپوکسی با افزودن درصدهای مختلف از سیلیکا و سیلیکای اصلاح‌شده است. این نانوذرات سختی پوشش را بهبود داده و خواص آبگریزی در آن ایجاد می‌کنند. بخش تجربی و / یا بخش نظری پوشش پودری پلی‌استر/اپوکسی تجاری از پکاشیمی، ایران تهیه شد. نانوذرات سیلیکای مورد استفاده، از منبع طبیعی پوسته برنج تهیه شدند. نانوذرات سیلیکای آبگریز با اصلاح نانوذرات سیلیکا با استفاده از عامل وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان که به صورت کووالانسی، طی واکنش گروه های متوکسی از وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان با گروه‌های هیدروکسیل نانوذرات سیلیکا، به نانوذرات سلیکا اتصال می‌یابند تهیه شدند. نانوذرات در درصدهای وزنی مختلف (از 0.5 تا 3 درصد وزنی) با استفاده از روش آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای به فرمولاسیون پوشش پودری پلی‌استر/اپوکسی افزوده شدند. جهت شناسایی نانوذرات از طیف‌سنجی تبدیل فوریه فروسرخ(FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM/EDX) و پراش اشعه ایکس(XRD) استفاده شد. جهت بررسی توزیع یکنواخت نانوذرات سیلیکا و نانوذرات سیلیکای اصلاح‌شده در فرمولاسیون پوشش پودری از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM/MAPPING) استفاده شد. توزیع اندازه ذرات رنگ پودری پلی‌استر/اپوکسی/نانوذرات تهیه شده با استفاده از آنالیز پراکندگی نور دینامیکی(DLS) اندازه‌گیری شد. برای بررسی سختی پوشش‌های تهیه شده از سختی سنج ویکرز استفاده شد. جهت بررسی خواص آبدوستی و آبگریزی پوشش‌های تهیه شده، آنالیز زاویه تماس قطره آب روی پوشش‌های پلی‌استر/اپوکسی حاوی نانوذرات سیلیکا و پلی‌استر/اپوکسی حاوی نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان انجام شد. یافته ها در شکل 1 مربوط به طیف‌ FTIR نانوذرات سیلیکا وجود پیک قوی و پهن در 1161cm-1 مربوط به Si-O و پیک پهن در محدوده 3600cm-1 مربوط به گروه های هیدروکسیل تهیه موفقیت‌آمیز این نانوذرات را تایید کرد، برای نانوذرات سیلیکای اصلاح‌شده با وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان کاهش شدت پیک مربوط به گروه‌های هیدروکسیل و ایجاد پیک‌های C-H در ناحیه 1450cm-1 مربوط به گروه‌های وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان اتصال گروه سیلانی به نانوذرات سیلیکا را تایید کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نانوذرات سیلیکا و نانوذرات سیلیکای اصلاح‌شده با وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان شکل کروی و یکنواخت ذرات با سایز حدودا 30nm در شکل 2 مشهود است. نتایج پراش اشعه ایکس وجود پیک پهن در 2Ɵ=250 که مربوط به نانوذرات سیلیکای آمورف می‌باشد را نشان داد. آنالیز SEM/MAPPING از پوشش پلی‌استر/اپوکسی/نانوذرات توزیع یکنواخت نانوذرات در پوشش را نشان داد. شکل 3 نمودار سختی پوشش‌ها را نشان می‌دهد که سختی پوشش پلی‌استر/اپوکسی برابر با 65.88HV اندازه گیری شد که این مقدار با افزودن نانوذرات سیلیکا افزایش یافته و برای نمونه دارای 3 درصد وزنی نانوذرات سیلیکا به 275.75HV افزایش یافت. هم چنین برای پوشش‌های پلی‌استر/اپوکسی /نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان با افزایش درصد وزنی نانوذرات از 0.5%wt به 3%wt این مقدار افزایش یافته و به مقدار 515.02HV در پوشش حاوی 3%wt از نانوذرات اصلاح شده مذکور رسید. با افزایش درصد نانوذرات سیلیکا در پوشش‌ها تغییری در زاویه تماس پوشش‌ها مشاهده نشد، ولی با افزایش درصد وزنی نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان در پوشش‌ها از 0.5%wt به 3%wt زاویه تماس قطره آب از 800 در پوشش پلی‌استر/اپوکسی به 116.860 در پوشش پلی‌استر/اپوکسی/نانوذرات اصلاح شده(3%wt) رسید. نتیجه ‌گیری آسیاب گلوله‌سیاره‌ای روش مناسبی جهت اختلاط همگن نانوذرات در فرمولاسیون پوشش پودری است. افزودن نانوذرات سیلیکای آبدوست باعث افزایش سختی پوشش‌های پلی‌استر/اپوکسی/نانوذرات شد. افزودن نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان باعث ایجاد خاصیت آبگریزی پوشش‌های پلی‌استر/اپوکسی/نانوذرات اصلاح‌شده شد. واژه های کلیدی: پوشش پودری ، پلی‌استر/اپوکسی، نانوذرات سیلیکا، وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان، سختی، آبگریزی

کلیدواژه ها

پوشش پودری ، پلی‌استر/اپوکسی، نانوذرات سیلیکا، وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان، سختی، آبگریزی

وضعیت: چکیده برای ارائه به صورت پوستر پذیرفته شده است