Skip to main content
SUPERVISOR
Mohmmad ali Golozar,Akbar Khoddami,Roohollah Bagheri
محمدعلی گلعذار (استاد راهنما) اکبر خدامی (استاد مشاور) روح اله باقری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Azadeh Seifi
آزاده سیفی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Fabrication of Superhydrophobic Polymeric Coating on Steel by Chemical Surface Modification of Silica Nanoparticles
In this study, polyethylene superhydrophobic coatings containing chemical modified nanosilica on carbon steel were prepared. Silica nanoparticles were modified with vinyl tri methoxy silane (VTMS( by 1-18 mole ratios of VTMS to surface hydroxyl of nanosilica. In the mole ratio of 18, the maximum increase in diameter, weight, and chemical porosity was occurred in silica nanoparticls. The minimum amount of the particles moisture content was also observed in this mole ratio. Nanocomposite mixtures consisting of maleic anhydride grafted polyethylene and different amount of modified nanoparticles in ethanol were casted on steel surfaces and then coated by evaporation of ethanol. Wetting measurement showed that by increasing the amount of modified naoparticles, contact angle increased and sliding angle decreased. So that the maximum contact angle (149.5 degree) and the minimum sliding angle (6 degree) were achieved at 215 part per hundred gram polymer (phr) of modified nanoparticles. Also, a high density polyethylene film was produced on steel surface by electrostatic powder coating technique followed by an oven heating. Then, this coating was dip coated in modified nanoparticle slurry to form the desired microstructure and roughness. Heat treatment was applied for stabilizing these nanoparticles on the surface of polyethylene coating. In this process, the mole ratio of [VTMS]:[OH] was varied from 1 to 18. In the mole ratio upper than 6, a superhydrophobic polymeric coating with very low sliding angle (almost 1 degree) was obtained on the steel surface. Finally, by performing tafel test, it was found that a considerable increase in corrosion resistence of the samples was obtained. Keyword: silica, nanoparticle, steel, polyethylene, coating, superhydrophobic, self cleaning, sliding angle, corrosion resistence
هدف از این تحقیق، ایجاد پوشش پلیمری فوق آبگریز بر روی فولاد ساده کربنی به کمک اصلاح شیمیایی نانوذرات سیلیکا می باشد. در ابتدا به منظور تغییر ماهیت آبدوستی نانوذرات سیلیکا به ماهیت آبگریز، سطح آنها توسط مقادیر مختلف از ترکیب سیلانی وینیل تری متوکسی سیلان (VTMS) اصلاح گردید. بدین منظور نسبت مولی [OH]/ [VTMS] (نسبت غلظت VTMS مصرفی به گروه های هیدروکسی نانوسیلیکا) در محدوده 18-1 تغییر داده شد و مشاهده گردید که در نسبت مولی 18، بیشترین افزایش وزن و قطر، کمترین جذب رطوبت، و بالاترین میزان تخلخل در نانوذرات سیلیکا پدید آمد. سپس با استفاده از نانوذرات اصلاح شده در مرحله اول، پوششی آبگریز بر سطح فولاد ساده به دو روش مختلف ایجاد شد. در روش اول ابتدا کامپوزیتی از پلی اتیلن پیوند شده با مالئیک انیدرید و نانوذرات اصلاح شده به روش محلول تهیه شد و پس از آن پوششی از این نانوکامپوزیت بر سطح فولاد به روش ریخته گری ایجاد گردید. با تغییر درصد وزنی نانوذرات مصرفی در تهیه نانوکامپوزیت در محدودهwt% 215-25 (نسبت به وزن پلیمر) ملاحظه شدکه با افزایش مقدار نانوذره، زاویه تماس افزایش و زاویه غلتش کاهش می یابد، به طوری که در 215% وزنی پوششی با آبگریزی بسیار خوب با زاویه تماس 5/149 و زاویه غلتش 6 درجه حاصل گردید. در روش دوم که برای اولین بار ارائه شد، ابتدا پوششی از فیلم پلی اتیلن به روش پاشش الکتروستاتیک بر سطح فولاد ایجاد گردید. پس از آن برای حصول زبری و ایجاد ساختار میکرومتری مطلوب، پوششی از نانوذرات سیلیکای اصلاح شده بر روی فیلم پلی اتیلن به روش غوطه وری ایجاد شد و به منظور تثبیت نانوذرات بر روی سطح، تحت عملیات حرارتی قرار گرفت. با تغییر نسبت مولی [OH]/ [VTMS] در محدوده 18-1 برای نانوذرات سیلیکا مشاهده گردید که در نسبت های مولی بالاتر از 6 یک پوشش فوق آبگریز با زاویه غلتش بسیار پایین ( ا درجه) حاصل گردید. به نظر می رسد که این روش قابلیت کاربرد بر روی تمامی پوشش های ترموپلاستیک را داشته باشد. به علاوه با انجام آزمون تافل در هر دو روش مذکور مشاهده گردید که ایجاد پوشش آبگریز بر سطح فولاد ساده کربنی موجب افزایش قابل توجهی در مقاومت خوردگی می شود. کلمات کلیدی: نانوذرات سیلیکا, پوشش فوق آبگریز, پوشش پلیمری خود تمیز شونده, نانوکامپوزیت پلیمری, فولاد ساده کربنی, پلی اتیلن پیوند شده با مالئیک انیدرید, پاشش الکتروستاتیکی پودر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی