30072

ايجاد نانو پوشش كامپوزيتي ابر آبگريز هيبريدي PU/Mg(OH)2-SiO2 بر روي تجهيزات عايقي

دكتري تخصصي (PhD)

مهندسي مواد و متالورژي- مهندسي مواد

1397

1402/8/20

رحيم نقي زاده - اشكان ذوالرياستين

مهندسي مواد و متالورژي

يكي از روش هاي بهبود عملكرد مقره‌هاي سراميكي در مناطق آب‌وهوايي آلوده و غبارآلود، استفاده از پوشش‌هاي پليمري تقويت شده با ذرات سراميكي است. آبگريزي مهم ترين ويژگي اين پوشش ها بوده تا از ايجاد جرقه و نشت جريان در اثر آلودگي ها، جلوگيري كنند. پلي يورتان با انجام اصلاحاتي مي تواند به عنوان پوشش تجهيزات عايقي استفاده شود. در اين پژوهش، براي بهبود خواص پلي يورتان، استفاده از دو پركننده ي سيليكا و منيزيم هيدروكسيد با اندازه و شكل هاي مختلف، به طور همزمان در كامپوزيت پليمري انجام گرفت. در بخش نخست، نانوذرات منيزيم هيدروكسيد به روش هيدروترمال سنتز شدند. مورفولوژي هاي ورقه اي، بشقابي، كروي و ديسكي به ترتيب درحضور سورفكتانت هاي ستيل تري متيل آمونيوم برومايد، پلي اتيلن گليكول، ژلاتين و اولئيك اسيد حاصل شد. در ادامه فيلم كامپوزيتي PU/Mg(OH)2 حاوي درصد ثابتي از نانو ذره با موروفولوژي هاي مختلف، به روش ريخته گري قطره اي تهيه گرديد. خواص مختلف نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي با نمونه خالص پلي‌يورتان مقايسه گرديد. حضور نانو بشقابك هاي منيزيم هيدروكسيد با جهت گيري خاص زبري سطح را 200% افزايش داده و منجر به بهبود آبگريزي (130%) شدند. هم چنين سختي و استحكام مكانيكي نيز به ترتيب 47% و 200% بهبود يافتند. در ادامه، نانو كامپوزيت PU/Mg(OH)2 حاوي مقادير مختلف از اين نانو ذره ساخته و مطالعه گرديد. نتايج نشان داد كه افزودن نانو ذرات تا 3 درصد وزني باعث بهبود آبگريزي (130%)، سختي (63%) و خواص مكانيكي (200%) مي شود. اما با عبور از درصد بهينه، به دليل عدم پراكندگي مناسب، خواص افت مي كند. لذا، براي بررسي نانو كامپوزيت هيبدريدي PU/Mg(OH)2-SiO2 و ميكرو ـ نانوكامپوزيت PU/nMg(OH)2-mMg(OH)2 مقدار 3 درصد وزني انتخاب گرديد. به طور كلي استفاده از دو نوع پركننده، به دليل تاثير همزمان آن ها بر رزين پليمري، خواص مطلوب تري در مقايسه با نانوكامپوزيت داشت به طوري كه زبري تا 160% بهبود يافت و زاويه تماس از 63 به 150درجه رسيد. در نهايت سه نمونه كامپوزيتي حاوي نانو ذرات منيزيم هيدروكسيد به تنهايي و در كنار نانو سيليكا و ميكرو ذرات منيزيم هيدروكسيد، به عنوان نمونه هاي پوششي منتخب روي زيرلايه ي شيشه اي اعمال شدند. از آنجايي كه هدف نهايي اين پژوهش ساخت پوشش آبگريز براي تجهيزات عايقي بوده، پوشش هاي منتخب از نظر عملكردي مطابق با استانداردهاي مورد پذيرش صنعت برق بررسي شدند. نتايج حاكي از آن بود كه وجود ميكرو ذرات منيزيم هيدروكسيد در پوشش، باعث افت ناچيز برخي خواص شده، اما هم افزايي سيليكا و منيزيم هيدروكسيد، باعث بهبود خواصي نظير استحكام الكتريكي (49%) و آبگريزي (155%) شده كه از اهميت زيادي در پوشش تجهيزات عايقي برخوردارند.

1402/08/27

Creation of PU/Mg(OH)2-SiO2 hybrid super hydrophobic composite nano coating on insulation equipment

11/10/2024 12:00:00 AM

The use of hydrophobic coatings is crucial in preventing contaminants from affecting the performance of insulating equipment. These coatings enhance longevity and efficiency by reducing leakage current and sparking due to contaminant accumulation. Achieving super hydrophobicity is key, which involves altering both chemical structure and surface morphology. Recent advancements involve using nanoparticles to create nano-coatings, particularly with silicon rubber or polyurethane, the latter being favored for its improved properties over silicon rubber. Polyurethane coatings are cost-effective, offer good adhesion and stability, and are easily applicable. To further enhance these coatings, fillers like silica and magnesium hydroxide are integrated, with studies focusing on their impact on various coating properties. Insulators in electrical systems demand high breakdown voltage, resistance to water penetration, and low dielectric loss coefficients. Ceramic and glass insulators, commonly used worldwide, face issues like electrical discharge in humid and polluted areas. Solutions range from cleaning methods to altering the insulator's nature or applying self-cleaning coatings. These efforts have involved diverse methods such as using nano and microparticles, hydrophobic compounds, or employing the sol-gel approach. Reinforcing polymer coatings with fillers is crucial, and various oxide particles have been explored for this purpose. Magnesium hydroxide stands out due to its beneficial dielectric properties, flammability resistance, thermal stability, and its ability to enhance mechanical properties in polymer systems. Modifiers are utilized to achieve the desired hydrophobicity in these coatings, recognizing its critical importance. In this study, by changing the chemistry and roughness of the surface, the composite coating is protected against environmental pollution, damage caused by sunlight, temperature changes and rainfall. Furthermore, the effect of adding silica and magnesium hydroxide particles with different sizes and shapes on different coating properties such as hydrophobicity, flame resistance, longevity, hardness, tensile strength, tear strength and electrical properties such as dielctric loss coefficient, dielctric constant and strength will be investigated.

پلي يورتان , منيزيم هيدروكسيد , سيليكا , سنتز هيدروترمال , ميكرو ـ نانوكامپوزيت هيبريدي

polyurthane , Magnesium Hydroxide , silica , hydrothermal synthesis , micro-nano hybrid composite

Zahra rajabi

Dr. Naghizade