Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi,Masoud Panepour,Roohollah Bagheri
مهدی صالحی (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما) روح اله باقری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Yasser Hashemzadeh
یاسر هاشم زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386
In this study, production and characterization of acrylic based polyurethane-nanosilica clear coats on carbon steel substrates were investigated. For this purpose, two different types of nanosilica (fume and precipitate) were employed as fillers. To enhance the dispersion of nanopaticles in polymer matrix, magnetic and high speed mixers were used. Physical properties of coatings such as particle dispersion and viscosity were measured with Zeta sizer analyzer and rotational viscosimeter. Optical properties such as turbidity, gloss and UV/Vis absorption studied by Turbidimeter and spectrophotometer. The results indicated that both nanosilica with smaller particle size than visible light wavelength, excellent dispersion and refractive index close to the polyurethane matrix, had smallest effect on the traarency and gloss but obviously enhanced the viscosity, weather stability, adhesion, microhardness, toughness, scratch and abrasion resistance of coatings. SEM photographs of wear track and wear debris illustrated that surface fatigue was the predominant wear mechanism. Also, corrosion resistance of nanocomposite coatings in salt spray was better compared with that of pure coatings because of improvement in adhesion and cohesive strength of nanocomposite types. Finally, it was found that the cheaper precipitated nanosilica could to replace with expensive fumed nanosilica in clear coats.
در این پروژه، تولید پوشش‌های شفاف نانوکامپوزیتی پلی‌یورتان اکریلیکی/ نانوسیلیکا، اعمال و مشخصه‌یابی آن بر روی سطح فولاد ساده کربنی مورد پژوهش قرار گرفته است. یکی از کاربردهای مهم پلی‌یورتان‌های پایه اکریلیک در صنایع خودروسازی و به عنوان روپوشه یا شفاف پوشه است. این پوشش‌ها به عنوان لایه رویی و نهایی رنگ خودرو، سطحی با براقیت و جلا، شفافیت، مقاومت سایشی و پایداری محیطی مطلوب ایجاد می‌کنند. بنابراین بهبود خواص مختلف این پوشش‌ها به خصوص خواص مکانیکی و تریبولوژیکی از اولویت بسزایی برخوردار است. البته در کنار ارتقای خواص مذکور بایستی خواص نوری پوشش مانند شفافیت و براقیت نیز حفظ شود. نانوذرات نشان داده‌اند که می‌توانند چنین منظوری را برآورده نمایند. در این میان، نتایج مطالعات مختلف نشان می‌دهند که نانوسیلیکا بهترین انتخاب ممکنه می‌باشد. نانوسیلیکا به دلیل سختی و مقاومت سایشی بالا به همراه خواص نوری برجسته ناشی از کوچکی ابعاد و ضریب شکست نزدیک به انواع رزین‌های پرکاربرد، بهترین گزینه جهت بهبود خواص پوشش‌های پلی‌یورتان پایه اکریلیکی محسوب می‌شود. در این راستا از دو نوع نانوسیلیکای فومی و رسوبی به عنوان پرکننده در پوشش فوق استفاده شد. جهت رسیدن به فرایند پخش مناسب نانوذرات در زمینه پلیمری، از دو نوع همزن مغناطیسی و دیسکی دور بالا بهره گرفته شد. فرایند اسپری هوا نیز به عنوان روش پوشش‌دهی انتخاب شد. خواص فیزیکی پوشش مانند شرایط پخش ذرات و ویسکوزیته با استفاده از آنالیزور توزیع اندازه ذرات Zeta Sizer و ویسکوزیمتر چرخشی مورد بررسی قرار گرفت. خواص نوری پوشش از قبیل شفافیت، براقیت و جذب طیف UV/Vis با استفاده از کدورت‌سنج و اسپکتروفوتومتر اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که ذرات نانومتری سیلیکا به دلیل دارا بودن اندازه ذرات کمتر از طول موج نور مرئی، پخش مناسب و ضریب شکست نزدیک به زمینه پلی‌یورتان، بر روی شفافیت و براقیت پوشش‌ها کمترین تأثیر را داشته و در عین حال منجر به افزایش ویسکوزیته، پایداری محیطی (به خصوص در مقابل اشعه ماورای‌بنفش)، چسبندگی، میکروسختی و مقاومت به ضربه و سایش ( فرسایشی و لغزشی) پوشش‌های نانوکامپوزیتی شده‌اند. از این رو بهبود خواص مکانیکی و تریبولوژیکی ضمن حفظ خواص نوری و اپتیکی و نیز افزایش همزمان سختی و تافنس (مقاومت به ضربه) پوشش یکی از خواص مهم ناشی از حضور نانوذرات سیلیکا در پوشش‌های شفاف پلی‌یورتان پایه اکریلیکی شمرده می‌شود. تصاویر SEM از مسیر سایش و ذرات سایشی، نمایانگر مکانیزم غالب خستگی سطحی در هر دو نوع فرایند سایش فرسایشی و پین روی دیسک می‌باشد. ضریب اصطکاک پوشش‌های نانوکامپوزیتی نیز به دلیل خاصیت روانکاری ذرات سایشی و تشکیل فیلم انتقالی، کمتر از انواع خالص به دست آمد. همچنین مقاومت به خوردگی پوشش‌های نانوکامپوزیتی در محیط مه نمکی ( به مدت 500 ساعت) بیشتر از انواع خالص بدست آمد. این افزایش نتیجه مستقیم افزایش چسبندگی پوشش به زیرلایه و نیز افزایش دانسیته و انسجام بدنه پوشش با افزودن نانوذرات است. براساس یافته های پروژه حاضر، نانوسیلیکای رسوبی نشان داده که با ایجاد پوششی ارزان با شفافیت، براقیت، سختی و چقرمگی بالا و همچنین مقاوم به شرایط محیطی، سایشی و شیمیایی، پتانسیل لازم جهت جایگزینی با نوع گران تر فومی را در پوشش‌های شفاف پلیمری دارا است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی