19891

۱۹۸۹۱

بررسي اثر اصلاح سطح نانو ذرات با مواد پيوند دهنده سيلاني، بر خواص نهايي چسب‌هاي گرما ذوب (Hot Melt)

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - پليمر

1394-139۷

۱۳۹۷/۶/۲۰

دكتر مسعود جمشيدي

دكتر مهران رستمي درونكلا

مهندسي شيمي

نانو ذرات به دليل انرژي سطحي بالا و عدم سازگاري با فاز‌هاي پيوسته پليمري نيازمند اصلاح سطحي هستند. جفت كننده‌هاي سيلاني از جمله تركيباتي هستند كه به دليل امكان متصل شدن به گروه‌هاي سطحي نانو ذرات، براي ايجاد اتصال بين نانوذرات و فاز پيوسته مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در اين تحقيق اصلاح سطحي نانو ذرات اكسيد سريم، براي ايجاد سازگاري با فاز لاستيك (Acrylonitrile Butadiene Rubber) NBR براي ساخت چسب گرما ذوب در كاربردهاي پوشش‌هاي ضد خوردگي مورد بررسي قرار گرفت. چسب مورد مصرف در اين تحقيق تركيبي از لاستيك NBR و رزين فنوليك بود كه اين تركيب بطور مرسوم در صنايع مختلف به عنوان چسب استفاده مي شود. به منظور اصلاح سطح نانو ذرات اكسيد سريم و ايجاد سازگاري با فاز لاستيكي، از نوعي جفت كننده سيلاني با نام علمي TESPT و نام تجاري Si69 استفاده شد. مولكولهاي سيلان از طريق روش سل-ژل بر روي سطح نانو ذرات اكسيد سريم متصل ‌شدند. پارامترهاي ميزان pH در سيلان دار كردن (Silanization) و غلظت سيلان، اثر رطوبت دهي و دماي رطوبت دهي مورد بررسي قرار گرفتند. بر اين اساس ميزان هيدروكسيل سطحي و نسبت هيدروكسيل به سيلان مناسب تعيين گرديد. نتايج نشان دادند كه نانو ذرات با پيش آمايش رطويتي بيشترين اصلاح سطحي را داشتند. براي شناسايي ساختار سطحي ذرات از آناليزهاي طيف مادون قرمز (FTIR)، گرماوزن سنجي (TGA) و پتانسيل زتا (Zeta-Potential) استفاده شد. رفتار پخت لاستيك ها و چسب هاي ساخته شده توسط آناليز ODR (Oscillating Disc Rheometer) بررسي شد. نتايج نشان دادند كه بيشترين خواص پخت متعلق به نمونه‌هاي با پيش آمايش رطوبتي بود كه اين نتيجه با يافته هاي آناليز TGA در بخش اصلاح سطحي مطابق بود. براي بررسي خواص چسبندگي چسب، آزمون‌هاي پوست كني (peel) و مقاومت دربرابر نيروي برشي (Lap Shear) ، و همچنين براي بررسي خواص ضد خوردگي نانو ذرات اكسيد سريم از آزمون‌هاي جدايش كاتدي و آزمون پاشش آب نمك استفاده شد. نمونه چسب حاوي نانو ذرات اكسيد سريم اصلاح شده با پيش آمايش رطوبتي در آزمون جدايش كاتدي نشان دادند كه نانو ذرات اكسيد سريم مي‌توانند با آزاد كردن يونهاي سريم، يكي از عوامل كاهش جدايش پوشش و حفظ چسبندگي باشند. به طور كل نتايج نشان دادند كه نانو ذرات اكسيد سريم اصلاح نشده و همچنين نانو ذرات اصلاح شده با سيلان (بدون پيش آمايش رطوبتي) باعث اختلال در سيستم پخت لاستيك مي‌شوند. نانو ذرات اصلاح شده با سيلان به همراه پيش آمايش رطوبتي مي‌توانند با ايجاد تعادلي ميان خواص پخت و همچنين خواص چسبندگي، بهره وري چسب مورد نظر را افزايش بدهند.

1397/10/15

Investigation of surface modification of nanoparticles by silane coupling agent on the final properties of hot melt adhesives

2/20/2023 12:00:00 AM

The nanoparticles require surface modification due to high surface energy and lack of compatibility with continuous polymer phases. Silane coupling agents are including compounds that are used because of the possibility of connecting to the surface of the nanoparticles, to create a connection between nanoparticles and the continuous phase. In this research, the surface modification of the cerium oxide (CeO2) nanoparticles, was examined to create compatibility with the rubber phase NBR (acrylonitrile butadiene rubber) to make the Hot Melt adhesive in the applications of anticorrosion coatings. The adhesive used in this research was a combination of NBR rubber and phenolic resin, which is usually used in various industries as adhesive. In order to surface modification of the CeO2 nanoparticle and create compatibility with the rubber phase, a silane coupling agent was used with the scientific name of TESPT and the industrial name of Si69. Silane molecules were bounded through the Sol-Gel method on the surface of the CeO2 nanoparticle. The pH parameters, silane concentration, humidity effect, and humidity temperature are examined in silanization. On this basis, the surface hydroxyl and the hydroxyl ratio to silanes determined. The results showed that the nanoparticles with pre humidification had the most surface modification. To identify the surface structure of particles Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric analysis (TGA) and Zeta Potential analysis were used. The curing properties of rubber and rubber based Hot Melt adhesive was investigated by ODR analysis (Oscillating Disc Rheometer). The results showed that the best curing properties belonged to the sample with pre humidification, which was matched with the result of the TGA analysis in the surface modification section. Peel and Lap Shear tests were used to check out the adhesion properties of adhesive, as well as cathodic disbondment and salt spray tests to check out the anti-corrosion properties of adhesive containing nanoparticles. The samples of adhesive containing CeO2 nanoparticles with pre humidification were showed that these modified nanoparticles can be one of the reasons of reducing disbandment and maintain the adhesion, by releasing of cerium ions. Generally, results have shown that the raw CeO2 nanoparticles and the modified CeO2 nanoparticles without pre humidification causing disorder in the rubber curing. The modified CeO2 nanoparticles by TESPT and with pre humidification can increase the efficiency of the adhesive by creating a balance between curing properties as well as adhesion properties.