بررسي اثر هم‌افزايي ميكرو و نانوذرات تيتانيا بر خواص آبگريزي پوشش كامپوزيتي پلي‌يورتان

Investigation of the synergistic effect of titania micro and nanoparticles on the hydrophobic properties of polyurethane composite coating

يكي از راه‌حل‌هاي بهبود عملكرد مقره‌هاي سراميكي در مناطق آب‌وهوايي آلوده، استفاده از پوشش‌هاي پليمري تقويت شده با ذرات سراميكي است. هدف از انجام اين پژوهش، مقايسۀ اثر افزودن نانوذرات تيتانيا به‌تنهايي و نانو و ميكروذرات تيتانيا به‌طور همزمان، بر روي خواص آبگريزي پلي‌‌يورتان است. در اين روش از استئاريك‌اسيد كه ماده‌اي ارزان و دوست‌دار محيط‌زيست است، به‌عنوان اصلاح كننده سطح تيتانيا استفاده شد. آناليز FTIR براي اطمينان حاصل كردن از عامل‌دار شدن تيتانيا انجام شد. پوشش روي شيشه و فيلم نانوكامپوزيتي و ميكرو ـ نانوكامپوزيتي هيبريدي پلي‌يورتان ـ تيتانيا با %wt1 و %wt3 تيتانيا با استفاده از روشي ساده و ارزان مبني بر هم‌زدن مغناطيسي و اولتراسونيك تهيه گرديد. آناليز AFM و تصاوير سطحي حاصل از FESEM افزايش بيشتر زبري سطح را در نمونه‌هاي هيبريدي نسبت به نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي نشان داد. زاويه تماس نمونه‌هاي هيبريدي نيز از نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي حاوي همان درصد وزني تيتانيا بيشتر بود. بيشترين زاويۀ تماس مربوط به نمونۀ هيبريدي حاوي %wt5/0 نانوذرات و %wt5/0 ميكروذرات بود. زاويۀ تماس ◦22 در اين نمونه افزايش يافت.

One of the ways to improve the performance of ceramic insulators in polluted climates is to use polymer coatings reinforced with ceramic particles. The purpose of this study is to compare the effect of addition of Titania nanoparticles and Titania micro-nanoparticles on hydrophobic properties of PU. In this method, stearic acid, which is a cheap and environmentally friendly material, was used for surface modification of TiO2. FTIR analysis was conducted to ensure that Titania was modified. Coatings on glass and free films of polyurethane-titania nanocomposite and micro-nanocomposite (hybrid) containing 1%wt and 3%wt titania were prepared using a simple and inexpensive method based on magnetic stirring and ultrasonication. AFM analysis and surface topography FESEM images showed higher increase in surface roughness in hybrid composites compared to the nanocomposite samples. The contact angles of the hybrid composites were also higher than those of the nanocomposites with the same Titania wt%. The maximum contact angle was related to the hybrid sample containing 0.5%wt nanoparticles and 0.5%wt microparticles. The contact angle of this sample increased by 22◦.