تولید پوشش‌های نانوکامپوزیتی شفاف با طول عمر بیشتر در کشور
بسپار می نویسد، پژوهشگران دانشگاهی موفق به تولید پوشش‌های نانوکامپوزیتی شفاف شدند که نسبت به پوشش‌های شفاف مورد استفاده در صنعت از خواص مکانیکی بهتری برخوردار بوده و علاوه‌بر طول عمر بالا، از قیمت پایین‌تر و چسبندگی به زیر لایه بالاتری برخوردار است.
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، یکی از نانوذرات پرکاربرد در صنعت پوشش‌های پلیمری که مصرف زیادی به عنوان افزایش دهنده مقاومت در برابر خش دارد، نانوسیلیکا است. از نقاط قوت سیلیکا در مقابل آلومینا می‌توان به پراکندگی کمتر نور اشاره کرد که باعث شفافیت بالای پوشش نانوکامپوزیتی می‌شود. امروزه در صنعت، عموما از نانوسیلیکای فومی به عنوان پرکننده، برای افزایش خواص پوشش‌های شفاف استفاده می‌شود. در صورت جایگزینی این نوع پوشش با نوع رسوبی، می‌توان از هزینه‌های تولیدی کم کرد.
در این کار تحقیقاتی، تولید پوشش‌های شفاف نانوکامپوزیتی پلی یورتان اکریلیکی/نانوسیلیکا مد نظر بوده است که با اعمال آن بر روی سطح فولاد ساده کربنی، خواص مکانیکی آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا از دو نوع نانوسیلیکای فومی و رسوبی به عنوان پرکننده در پوشش فوق استفاده شد.
سیلیکای فومی، پودری بی‌شکل، سفید، بی‌بو و بی‌مزه است که به وسیله‌ی فرایند آبکافت بخار دما بالای سیلیسیم تتراکلرید در شعلۀ اکسیژن-هیدروژن بر طبق واکنش SiCl4 + 2H2 + O2 SiO2 + 4HCl حاصل می‌شود.
سیلیکای رسوبی معمولاً توسط فرایند تر بدست می آید. در این روش سیلیکات‌ها به وسیله‌ی اسیدهای معدنی مانند اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک عمل آوری شده تا ذرات سیلیکای هیدراته ریز و در نتیجه رسوب‌دهی حاصل شود. در واقع سیلیکاهای رسوبی نسبت به انواع دیگر ارزان‌تر هستند.
مهندس رضا اسلامی، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر و محقق طرح در این باره گفت: نانوسیلیکا به علت ضریب شکست نزدیک به ضریب شکست پوشش‌های شفاف می‌تواند گزینه‌ی مناسبی برای افزایش خواص پوشش‌ها باشد. هدف ما در این تحقیقات مشاهده‌ی توانایی جایگزینی نانوذرات سیلیکای فومی با نوع رسوبی بوده است.
وی افزود: سیلیکاهای رسوبی به علت ارزانی می‌تواند از نظر اقتصادی گزینه‌ی 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، پوشش‌های شفاف تولید شدند. 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.
اسلامی تصریح کرد: نتایج آزمون شفافیت نشان می‌دهد که با افزایش درصد نانوسیلیکا از میزان شفافیت رزین اکریلیکی کاسته می‌شود. 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.
اسلامی در توضیحات تکمیلی خود افزود: از دیگر نتایج این تحقیقات می‌توان به میزان جذب طیف‌های ماورابنفش اشاره کرد؛ با افزایش درصد ذرات نانوسیلیکا، بر میزان طیف جذبی بویژه در ناحیه‌ی فرابنفش افزوده شده و این جذب برای گونه‌ی رسوبی بالاتر است. جذب این طیف‌ها به طول عمر و کیفیت پوشش‌های براق در طول مصرف بسیار کمک کرده و از تخریب زود‌هنگام جلوگیری می‌کند. در نتیجه پوشش‌های حاوی نانوسیلیکای نوع رسوبی می‌تواند از عمر بالاتری برخوردار باشد.
محقق طرح تصریح کرد: همچنین نتایج آزمون‌های استحکام چسبندگی پوشش به زیر لایه حاکی از آن است که با افزودن نانوذرات سیلیکا میزان چسبندگی پوشش افزایش می‌یابد. به طوری که افزایش 6 درصد از نانوذرات، چسبندگی را تا میزان 40 درصد افزایش می‌دهد. 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 نمی‌شود.
نتایج این تحقیقات 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، در مجله‌ی Progress in Organic Coatings منتشر شده است.
