16674

16674

اثر نانو ذرات سيليكا بر روي استحكام چسبندگي پوشش‌ها بر پايه PVC

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - مهندسي پليمر

اسفند ماه 1394

دكتر محمدرضا مقبلي - دكتر محمد فصيحي دستجردي

شيمي

چكيده امروزه نانو ذرات سيليكا به دليل دارا بودن خواص مكانيكي، محيطي و ... قابل قبول، به‌طور گسترده در تركيبات پليمري و نانوكامپوزيت‌ها استفاده مي‌شوند. در اين پژوهش نانوسيليكا از 0 تا 1 درصد وزني به پلاستي‌سول افزوده شد و اثر آن بر نيروي چسبندگي، برخي خواص مكانيكي و دماي ذوب و انتقال شيشه‌اي مخلوط حاصل بررسي شد. جهت تعيين نيروي چسبندگي، آزمون برشي، براي تعيين خواص مكانيكي، آزمون كشش و براي تعيين دماي ذوب و انتقال شيشه‌اي آزمون DSC صورت گرفت. افزودن نانوسيليكا توانست نيروي چسبندگي را از kN/m2 323 تا kN/m2 1371 (بيش از 4 برابر) ارتقاء بخشد كه اين امر مي‌تواند به دليل قطبيت بالاي نانوذرات سيليكا باشد. روند افزايش نيروي چسبندگي با افزودن نانوسيليكا به صورت غيرخطي بوده كه دليل اين امر مي‌تواند تجمع و كلوخه شدن نانوذرات باشد. تصاوير ميكروسكوپي نيز نشان‌ داد كه اندازه نانوذرات از nm 303 در نمونه 25/0 درصد نانوذرات به nm 489 در نمونه 1 درصد افزايش يافت. خواص مكانيكي پوشش سطح شامل تنش و كرنش استحكام كشش و كرنش شكست نيز به ترتيب 5/6، 5/29 و 11 درصد افزايش يافت. دماي انتقال شيشه‌اي براي نمونه خام و حاوي 1درصد وزني نانوسيليكا به ترتيب برابر با ˚C5/47- و ˚C40- بوده است. همچنين دماي ذوب براي اين نمونه‌ها برابر با ˚C5/169 و ˚C5/176 بدست آمده است. اين افزايش دما مي¬تواند به دليل برهمكنش ميان نانوذرات و PVC باشد. جايگزيني مقداري از روغن DOP با روغن ESO تا % 50 در پلاستي‌سول بدون سيليكا توانست نيروي چسبندگي را از kPa 313 تا kPa 369 (تا حدود %20) بهبود بخشد كه اين امر به دليل قطبيت جزئي ESO بوده است. با جايگزيني % 50 از روغن DOP با روغن ESO در پلاستي‌سول حاوي نانوذرات سيليكا، نيروي چسبندگي را از kPa 1150 تا kPa 1213 افزايش يافت. افزايش نيروي چسبندگي به كمتر از %6 كاهش يافت و اين به دليل قطبيت بالاي تركيب حاوي سيليكا بوده است. افزايش ضخامت پوشش اعمالي به سطح از 06/0 و 93/0 ميليمتر بر روي نيروي چسبندگي نمونه اثرگذار نبود ولي موجب جدا شدن راحت‌تر پوشش شد. اين اتفاق به دليل افزايش نيروي پوستگي با افزايش ضخامت پوشش اعمالي است. واژه‌هاي كليدي: چسبندگي، PVC، نانوسيليكا، نانوكامپوزيت، پوشش

1395/11/27

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Silica nanoparticles, due to their mechanical, environmental an​d other properties are now widely used in the composition of the polymers an​d nano-composites. In this research nano-silica was added to plastisol in the range of 0 to 1 percent an​d its effect on adhesion strength, some mechanical properties an​d melting an​d glass transition temperature is investigated. To determine the adhesion strength an​d mechanical properties the shear test an​d tensile test was performed respectively. Furthermore, for measuring the melting an​d glass transition temperatures the DSC test was used. Addition of nano-silica could improve adhesion strength form 323 kN/m2 to 1371 kN/m2 (up to 4 times). This improvement could be due to the high polarity of silica nanoparticles. Because of nanoparticles dispersion an​d Agglomeration the adhesion strength of plastisol increases non-linearly. Microscopic images also showed that the particle size of nanoparticles increase from 303 nm to 489 nm for samples containing 0.25% an​d 1% of nano-silica. Mechanical properties of coatings include stress an​d strain of tensile strength an​d fracture strain increase 6.5, 29.5 an​d 11 percent, respectively. The glass transition temperature for raw an​d containing 1 wt% of nano-silica samples are respectively -47.5 ˚C an​d -40 ˚C. Also the melting temperatures for these samples are obtained 169.5 ˚C an​d 176 ˚C, respectively. This increase could be due to interactions between nanoparticles an​d PVC. Replacing some of the DOP (Dioctyl Phthalate) with ESO (Epoxidized Soybean Oil) to 50 % in plastisols without silica caused improvement in adhesion strength of plastisol to the metal surface from 323 kPa to 369 kPa (to about 20 %) which is because of some degree of polarity in ESO. By replacing 50 % of the DOP with ESO in Plastisol containing silica nanoparticles the adhesion strength improved from 1150 kPa to 1213 kPa. Increasing the adhesion strength is diminished to less than 6% which is because of the high polarity of the blend. Increasing thickness of the coating applied to the surface from 0.06 mm to 0.93 mm, does not affect the adhesion strength but leads to Easier separation of the coating. This is because the peel force increases by increasing the coating thickness. Keywords: Adhesion, PVC, Nano Silica, Nano Composite, Coating