بررسي تاثير نانوذرات كاربيد سيليسيم بر خواص پوشش‌هاي پلي‌يورتان اعمال شده بر زيرلايه فولاد

Effect of silicon carbide nanoparticles on the properties of polyurethane coatings applied on steel substrates

در تحقيق حاضر نانوكامپوزيت ها با 1، 2 و 3 درصد وزني نانو كاربيد سيليسيم در پوشش پلي‌يورتان با روش اختلاط محلولي تهيه و بر روي زيرلايه آماده‌سازي به روش سنباده زني اعمال گرديد. از آزمون پول‌آف (Pull-off) جهت بررسي استحكام چسبندگي پوشش به زيرلايه استفاده شد. جهت بررسي خواص حفاظتي پوشش هاي توليد شده، از آزمون پلاريزاسيون پتانسيو ديناميك استفاده گرديد. مقاومت سايشي پوشش ها با استفاده از روش رول بر روي پليت (Roller on plate) و جهت بررسي سطح سايش، مورفولوژي پوشش و پراكندگي نانوذرات از تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي گسيل ميداني (FE-SEM) استفاده شد. آناليز وزن‌سنجي حرارتي جهت بررسي پايداري حرارتي پوشش‌ها مورد استفاده قرار گرفت. نتايج آزمون‌ها نشان داد با حضور 2 درصد وزني از نانوذرات، چسبندگي 7/37 درصد و مقاومت سايشي حدود 42 درصد بهبود و دماي شروع تجزيه 51 درصد افزايش يافت. هم‌چنين چگالي جريان خوردگي فولاد 5/3 درصد و نرخ خوردگي 8/1 درصد نسبت به پلي‌يورتان خالص افزايش يافت. در نانوكامپوزيت حاوي 3 درصد وزني نانو كاربيد سيليسيم، خواص مكانيكي نسبت به 2 درصد وزني به دليل تجمع ذرات كاهش نسبي پيدا كرد.

In the present study, nanocomposites with 1, 2 and 3% wt. nano-silicon carbide in polyurethane coating was prepared by solution mixing method and the sanding method was applied on substrate preparation. Pull-off test was used to evaluate the adhesion strength of the coating to the substrate. The protective properties of the produced coatings were investigated using Potentiodynamic polarization test. Abrasion resistance of the coatings was evaluated using Roller on plate method. Also, in order to study surface abrasion, morphology of the coatings and dispersion of nanoparticles, field emission scanning electron microscope images (FE-SEM) was used. Thermal bar graph analysis was used to study the thermal stability of the coatings. The results showed that the presence of 2 % wt. of nanoparticles, leads to the improvement of the adhesion strength up to 37.7%, abrasion resistance up to about 42% and increase of the onset decomposition temperature up to 51%. Furthermore, the corrosion current density of steel increased up to 3.5%, and the corrosion rate increased 1.8% in comparison to pure polyurethane. The mechanical properties of nanocomposites containing 3 % wt. of nano-silicon carbide faced a relative decline compared to nanocomposite with 2 % wt., due to particle aggregation.