Skip to main content
SUPERVISOR
حسین نازکدست (استاد راهنما) روح اله باقری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Erfan Sajadieh
سیدعرفان سجادیه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Comparison of physical effects of nano and micro TiO2 particles in the polyester/ melamine based paint preparation and investigation of their coatings mechanical and corrosion properties on galvanized steel
Titanium dioxide is important pigment which is used in paint technology. In this project, the physical effect of micro titanium dioxide treated by silica and alumina was studied on rheological, mechanical and corrosion of hydroxylated polyester/ melamine based coating on galvanized steel. This research work was done in three phase: paste preparation and investigation of their dispersion, paint synthesis and evaluation of mechanical and corrosion properties of coatings on galvanized steel. The pastes were prepared in three categories: Micro, Nano and combined (mix of nano and micro). The micro pastes were prepared based on specified formulations and procedure, as follows: 30 min mixing by HSD mixer and 120 min milling by basket mill. Nano paste was prepared based on specified formulation and procedure, as follows: 60 min mixing by HSD, 20 min sonicating by ultrasonic bath, 4 hr milling by basket mill, and 20 min homogenizing by homogenizer. Combined paste was prepared based on a specified formulation and procedure by 1% nano replacement with 4.85% micro, as follows: 60 min mixing by HSD, 2hr milling by basket mill, and 20 min homogenizing by a homogenizer. After flow curves and SEM images investigation in order to evaluation better dispersion of titanium dioxide particles, 6 paints were synthesized based on the specified formulations with 28.29% titan particles (micro plus nano titan). In order to evaluate solid material sameness in the coatings, the volatile content matter and volume non-volatile matter test were used. The solid content in the volatile content and volume non-volatile content test were 66.67% and 48 to 50%, respectively. For applying nano particles in the coating samples, 2 methods were used: 1- nano particles and micro particles exist simultaneously in one paste (combined paste), 2- and another nano particles and micro particles exist separately in the two pastes, and then added to vehicle paint. After that, primer and paint applied to the galvanized steel with 21 to 23 micrometer thickness and were cured at 300 °C for 30 seconds, and then quenching in water. The coat sample with 60% homogenized combined (C4) showed the best properties [rheological, mechanical (solvent resistance, T-bend, impact, cupping, scratch, pencil hardness, adhesion by tape method, abrasion), and corrosion (salt spray and humidity)]. In addition, mentioned properties for coat sample with 60% non-homogenized combined (C3) was better than coat sample with 60% micro paste (C1) which is using industry. C3 and C1 have approximately same manufacturing process. The C3, C4 coating due to high viscosity, have difficult process-ability for applying in coil coating process, but coat sample with 20% homogenized nano and 60% micro (C6) have acceptable viscosity for coil coating process and better properties rather than C1 coatings, C6 is appropriate choice for replacement of C1 coating. The C3, C4 and C6 coating rather than other coatings in comparison with C1 coating have best properties. C3, C4 and C6 coatings increased 11.5%, 15% and 13.2% abrasion resistance, 2, 3, 3 units pencil hardness and 1, 2, 2 degrees adhesion strength in comparison with C1 coating. In impact test, crack size for C1 coating was about 0.2 to 0.5 millimeter that in C3, C4, C6 reduced to 0.2 millimeter. In salt spray test delaminating around scribe from 49 millimeter for C1 coating, reduced to 40, 41, 41 millimeter for C3, C4 and C6, respectively. Key words: polyester resin, nano titanium dioxide, melamine resin, basket mill, homogenizer
: رنگدانه تیتانیوم دی اکسید گسترده ترین رنگدانه ای است که در صنعت پوشش استفاده می شود. در این پژوهش اثر نانو و میکرو ذرات تیتانیوم دی اکسید اصلاح شده با سیلیکا و آلومینا بر خواص جریان شناسی، مکانیکی و خوردگی رنگ های برپایه پلی استر رزین و پخت شده با رزین ملامین ارزیابی شده است. این پژوهش در سه بخش انجام شد که عبارتند از: تهیه خمیرهای رنگ و بررسی پراکنش ذرات تیتانیوم دی اکسید در آن ها، ساخت رنگ و ارزیابی خواص مکانیکی و خوردگی پوشش های تهیه شده از آن ها بر روی فولاد گالونیزه. خمیرها در سه دسته میکرو، نانو و ترکیبی (مخلوط میکرو و نانو) تهیه شدند. خمیرهای میکرو طبق فرمولاسیون مشخص پس از 30 دقیقه اختلاط با همزن مکانیکی به مدت 2 ساعت در دستگاه آسیاب بسکتی، آسیاب شدند. خمیر ترکیبی طبق فرمولاسیون مشخص با جایگزینی 1 درصد نانو با 85/4 درصد میکرو پس از 60 دقیقه اختلاط با همزن مکانیکی، 2 ساعت با آسیاب بسکتی و 20 دقیقه با هموژنایزر تهیه شدند. خمیر نانو با ترکیب درصد معین پس از 30 دقیقه اختلاط با همزن مکانیکی، 20 دقیقه با مخلوط کننده فراصوتی، به مدت 4 ساعت در دستگاه آسیاب بسکتی، آسیاب شدند و هم چنین 20 دقیقه با همگن ساز، همگن گشتند. پس از بررسی پراکنش بهتر ذرات تیتان به وسیله ی منحنی های جریان و تصاویر میکروسکوپ الکترونی از خمیرهای حاصل 6 رنگ طبق فرمولاسیون مشخص که همگی 29/28 درصد ذرات تیتان داشتند، ساخته شد. برای ارزیابی یکسان بودن مواد جامد در پوشش از آزمون درصد مواد غیر فرار و درصد حجمی مواد غیر فرار استفاده شد، که هر دو آزمون تأییدکننده ی یکسانی درصد جامد در مقدار 67/66 درصد برای مواد غیر فرار و بین 48 تا 50 درصد برای مقدار حجمی مواد غیر فرار بودند. برای استفاده از نانو ذرات در پوشش از دو شیوه استفاده شد، یکی اینکه نانو و میکرو ذرات به صورت توأمان در یک خمیر (خمیر ترکیبی) وجود داشته و سپس به محمل رنگ اضافه شود و دیگری اینکه خمیر میکرو و خمیر نانو به صورت جداگانه به محمل رنگ اضافه شوند. پس از اعمال پوشش نهایی و آستری بر روی فولاد گالوانیزه با ضخامت کلی 21 تا 23 میکرومتر و پخت در دما و زمان 300 درجه سانتی گراد و 30 ثانیه، پوشش ها تحت آزمون های مختلف قرار گرفتند. در تمامی آزمون های جریان شناسی، مکانیکی (مقاومت حلالی، خمش تی ، ضربه، کاپینگ، خراش، سختی مدادی، چسبندگی به روش متقاطع و سایش) و خوردگی (افشانه (مه) نمک و رطوبت) پوشش ساخته شده با خمیر 60 درصد ترکیبی هموژن شده (C4) بهترین خواص را نشان داد. هم چنین بهبود خواص نام برده برای پوشش ساخته شده از خمیر 60 درصد ترکیبی هموژن نشده (C3)، که فرآیند تولید تقریباً یکسانی با پوشش ساخته شده از خمیر 60 درصد میکرو (C1) دارد و اکنون در صنعت درحال تولید است، مشاهده شد. پوشش C3 و C4 به دلیل گرانروی بالا فرآیند پذیری مشکل تری برای اعمال دارند اما رنگ ساخته شده با خمیر 20درصد وزنی هموژن شده و 60 درصد میکرو (C6)، گرانروی مورد نیاز فرآیند کلاف پوشانی را داشته و هم چنین خواص مکانیکی و خوردگی بهتری را نسبت به پوشش C1 ایجاد می کند. پوشش های C3، C4 و C6 که بهترین خواص را نسبت به بقیه پوشش ها در مقایسه با پوشش C1 داشتند، مقاومت سایشی را به ترتیب 5/11، 15 و 2/13، سختی مدادی را 2، 3 و 3 واحد و چسبندگی را به ترتیب 1، 2 و 2 درجه نسبت به پوشش C1 افزایش دادند. هم چنین در آزمون ضربه اندازه ترک ها بر روی پوشش C1 در حدود 2/0 تا 5/0 میلی متر بود که در پوشش C3، C4 و C6 به 2/0 میلی متر کاهش یافت. در آزمون مقاومت خوردگی هم بلند شدگی اطراف خراش از 49 میلی متر برای پوشش C1 به 41، 40 و 40 میلی متر برای پوشش های C3، C4 و C6 تقلیل داشت. واژگان کلیدی: نانو تیتانیوم دی اکسید، رزین پلی استر، رزین ملامین، آسیاب بسکتی، همگن ساز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی