مطالعه خواص فیزیکی و مکانیکی پلیاورتان تقویت شده با نانوذرات تیتانیا
محورهای موضوعی : روش ها و فرآیندهای نوین در تولیدصاحبعلی منافی 1 , مهدی طلایی 2
1 - مدیرگروه مهندسی مواد
2 - کارشناس ارشد، گروه مهندسی مواد، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، سمنان، ایران
کلید واژه: ", خواص مکانیکی", , "نانوذرات تیتانیا", "پراکندهساز", "پلیاورتان", "فتوکاتالیست",
چکیده مقاله :
در این پژوهش به بررسی اثر اضافه کردن نانوذرات تیتانیا به پلیاورتان پرداخته شده است و اثرات مکانیکی و شیمیایی آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. نانوذرات اضافه شده به ترتیب با درصد وزنی 1/0، 5/0، 1 و 2 درصد وزنی بوده و اثر ساختارهای آناتاز و روتایل بررسی شدهاند. پس از مخلوط کردن نانوذرات تیتانیا با رنگ پلیاورتان، مواد حاصله را به مدت h 2 با همزن آلتراسونیک، h 3 با همزن معمولی و سپس به مدت یک ساعت با همزن آلتراسونیک مخلوط کرده و در آخر گاززدایی میشود. به خاطر کاهش میزان آگلومره، از پراکندهساز متناسب با دستورالعمل شرکت سازنده استفاده شده است. نانوکامپوزیت به دست آمده به ضخامت µm 90 روی نمونهها اعمال میشود. نمونهها جهت آزمونهای مقاومت به اشعه UV و مقاومت شیمیایی و مکانیکی تحت آزمایش قرار میگیرند. نتایج به دست آمده نشان دهنده این مطلب است که با اضافه کردن 1/0 درصد نانوذرات روتایل بهترین خواص فیزیکی و مکانیکی و مقاومت به اشعه UV حاصل میشود. از میکروسکوپ نوری برای بررسی مقدار پراکندگی نانوذرات و از میکروسکوپ AFM برای بررسی مورفولوژی سطح، استفاده گردید. سختی سطح نمونهها و مقاومت به خراش، مقاومت به سایش و همچنین مقاومت به خوردگی آنها نیز مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان دهنده افزایش مقاومت به اشعه UV، پایداری بیشتر به ثابت ماندن رنگ، افزایش استحکام، سختی، مقاومت به خوردگی، مقاومت به خراشیدگی و افزایش طول عمر است و باعث کاهش هزینههای نگهداری و تعمیرات پوشش و همچنین کاهش آسیب به محیط زیست میشود.
Dispersion of nanotitan particles in polyurethane (PU) resin plays an important role to achievement better mechanical and physical properties. In this study nanocomposite coating was performed by incorporating nanotitania pigment with rutile and anatase phase in polyurethane to different loading level (0.1, 0.5, 1.0 and 2.0% by weight). Dispersion of nanoparticles in PU matrix was done by using ultrasonication mixing machine (2 h) and rotary mixer (3 h) and also again UT mixing machine (1 h) and finally gas removing. After addition of the appropriate amount of hardener, prepared nanocomposite coating was investigated by applying on steel and glass substrate and after 2weeks time for curing, exposing them to UV weathering, salt spray, scratch and hardness testing. The dispersion quality and surface morphology of nanocomposite coating was evaluated by using different analytical techniques. Dispersion quality of nanocomposite was investigated using optical microscopy. Dry film thickness (DFT) of samples was mostly in the range 90 µm. Roughness after exposing of naoncomposites on UV radiation and salt spray measurement by atomic force microscopy (AFM) topography and analysis by this apparatus and mechanical behavior also by using hardness and scratch test and also by colorimetry measurements, surface degradation of PU nanocomposite coatings was characterized by color changing, defined as the color measurement, after being exposed to accelerated weathering conditions.
