Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi,Masoud Panepour,Roohollah Bagheri
مهدي صالحي (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما) روح اله باقري (استاد مشاور)
 
STUDENT
Yasser Hashemzadeh
ياسر 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 اين پروژه، توليد پوشش‌هاي شفاف نانوکامپوزيتي پلي‌يورتان اکريليکي/ نانوسيليکا، اعمال و مشخصه‌يابي آن بر روي سطح فولاد ساده کربني مورد پژوهش قرار گرفته است. يکي از کاربردهاي مهم پلي‌يورتان‌هاي پايه اکريليک در صنايع خودروسازي و به عنوان روپوشه يا شفاف پوشه است. اين پوشش‌ها به عنوان لايه رويي و نهايي رنگ خودرو، سطحي با براقيت و جلا، شفافيت، مقاومت سايشي و پايداري محيطي مطلوب ايجاد مي‌کنند. بنابراين بهبود خواص مختلف اين پوشش‌ها به خصوص خواص مکانيکي و تريبولوژيکي از اولويت بسزايي برخوردار است. البته در کنار ارتقاي خواص مذکور بايستي خواص نوري پوشش مانند شفافيت و براقيت نيز حفظ شود. نانوذرات نشان داده‌اند که مي‌توانند چنين منظوري را برآورده نمايند. در اين ميان، نتايج مطالعات مختلف نشان مي‌دهند که نانوسيليکا بهترين انتخاب ممکنه مي‌باشد. نانوسيليکا به دليل سختي و مقاومت سايشي بالا به همراه خواص نوري برجسته ناشي از کوچکي ابعاد و ضريب شکست نزديک به انواع رزين‌هاي پرکاربرد، بهترين گزينه جهت بهبود خواص پوشش‌هاي پلي‌يورتان پايه اکريليکي محسوب مي‌شود. در اين راستا از دو نوع نانوسيليکاي فومي و رسوبي به عنوان پرکننده در پوشش فوق استفاده شد. جهت رسيدن به فرايند پخش مناسب نانوذرات در زمينه پليمري، از دو نوع همزن مغناطيسي و ديسکي دور بالا بهره گرفته شد. فرايند اسپري هوا نيز به عنوان روش پوشش‌دهي انتخاب شد. خواص فيزيکي پوشش مانند شرايط پخش ذرات و ويسکوزيته با استفاده از آناليزور توزيع اندازه ذرات Zeta Sizer و ويسکوزيمتر چرخشي مورد بررسي قرار گرفت. خواص نوري پوشش از قبيل شفافيت، براقيت و جذب طيف UV/Vis با استفاده از کدورت‌سنج و اسپکتروفوتومتر اندازه گيري شد. نتايج نشان داد که ذرات نانومتري سيليکا به دليل دارا بودن اندازه ذرات کمتر از طول موج نور مرئي، پخش مناسب و ضريب شکست نزديک به زمينه پلي‌يورتان، بر روي شفافيت و براقيت پوشش‌ها کمترين تأثير را داشته و در عين حال منجر به افزايش ويسکوزيته، پايداري محيطي (به خصوص در مقابل اشعه ماوراي‌بنفش)، چسبندگي، ميکروسختي و مقاومت به ضربه و سايش ( فرسايشي و لغزشي) پوشش‌هاي نانوکامپوزيتي شده‌اند. از اين رو بهبود خواص مکانيکي و تريبولوژيکي ضمن حفظ خواص نوري و اپتيکي و نيز افزايش همزمان سختي و تافنس (مقاومت به ضربه) پوشش يکي از خواص مهم ناشي از حضور نانوذرات سيليکا در پوشش‌هاي شفاف پلي‌يورتان پايه اکريليکي شمرده مي‌شود. تصاوير SEM از مسير سايش و ذرات سايشي، نمايانگر مکانيزم غالب خستگي سطحي در هر دو نوع فرايند سايش فرسايشي و پين روي ديسک مي‌باشد. ضريب اصطکاک پوشش‌هاي نانوکامپوزيتي نيز به دليل خاصيت روانکاري ذرات سايشي و تشکيل فيلم انتقالي، کمتر از انواع خالص به دست آمد. همچنين مقاومت به خوردگي پوشش‌هاي نانوکامپوزيتي در محيط مه نمکي ( به مدت 500 ساعت) بيشتر از انواع خالص بدست آمد. اين افزايش نتيجه مستقيم افزايش چسبندگي پوشش به زيرلايه و نيز افزايش دانسيته و انسجام بدنه پوشش با افزودن نانوذرات است. براساس يافته هاي پروژه حاضر، نانوسيليکاي رسوبي نشان داده که با ايجاد پوششي ارزان با شفافيت، براقيت، سختي و چقرمگي بالا و همچنين مقاوم به شرايط محيطي، سايشي و شيميايي، پتانسيل لازم جهت جايگزيني با نوع گران تر فومي را در پوشش‌هاي شفاف پليمري دارا است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی