مطالعه خواص فيزيكي و مكانيكي پلي اورتان تقويت شده با نانوذرات تيتانيا

Investigation on performance of polyurethane by adding of Titanium Dioxide Nanoparticle

در اين پژوهش به بررسي اثر اضافه كردن نانوذرات تيتانيا به پلياورتان پرداخته شده است و اثرات مكانيكي و شيميايي آن مورد ارزيابي قرار گرفته است. نانوذرات اضافه شده به ترتيب با درصد وزني 1/0، 5/0، 1 و 2 درصد وزني بوده و اثر ساختارهاي آناتاز و روتايل بررسي شدهاند. پس از مخلوط كردن نانوذرات تيتانيا با رنگ پلياورتان، مواد حاصله را به مدت h 2 با همزن آلتراسونيك، h 3 با همزن معمولي و سپس به مدت يك ساعت با همزن آلتراسونيك مخلوط كرده و در آخر گاززدايي ميشود. به خاطر كاهش ميزان آگلومره، از پراكندهساز متناسب با دستورالعمل شركت سازنده استفاده شده است. نانوكامپوزيت به دست آمده به ضخامت µm 90 روي نمونهها اعمال ميشود. نمونهها جهت آزمونهاي مقاومت به اشعه uv و مقاومت شيميايي و مكانيكي تحت آزمايش قرار ميگيرند. نتايج به دست آمده نشان دهنده اين مطلب است كه با اضافه كردن 1/0 درصد نانوذرات روتايل بهترين خواص فيزيكي و مكانيكي و مقاومت به اشعه uv حاصل ميشود. از ميكروسكوپ نوري براي بررسي مقدار پراكندگي نانوذرات و از ميكروسكوپ afm براي بررسي مورفولوژي سطح، استفاده گرديد. سختي سطح نمونهها و مقاومت به خراش، مقاومت به سايش و همچنين مقاومت به خوردگي آنها نيز مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج نشان دهنده افزايش مقاومت به اشعه uv، پايداري بيشتر به ثابت ماندن رنگ، افزايش استحكام، سختي، مقاومت به خوردگي، مقاومت به خراشيدگي و افزايش طول عمر است و باعث كاهش هزينههاي نگهداري و تعميرات پوشش و همچنين كاهش آسيب به محيط زيست ميشود.

Dispersion of nanotitan particles in polyurethane (PU) resin plays an important role to achievement better mechanical and physical properties. In this study nanocomposite coating was performed by incorporating nanotitania pigment with rutile and anatase phase in polyurethane to different loading level (0.1, 0.5, 1.0 and 2.0% by weight). Dispersion of nanoparticles in PU matrix was done by using ultrasonication mixing machine (2 h) and rotary mixer (3 h) and also again UT mixing machine (1 h) and finally gas removing. After addition of the appropriate amount of hardener, prepared nanocomposite coating was investigated by applying on steel and glass substrate and after 2weeks time for curing, exposing them to UV weathering, salt spray, scratch and hardness testing. The dispersion quality and surface morphology of nanocomposite coating was evaluated by using different analytical techniques. Dispersion quality of nanocomposite was investigated using optical microscopy. Dry film thickness (DFT) of samples was mostly in the range 90 µm. Roughness after exposing of naoncomposites on UV radiation and salt spray measurement by atomic force microscopy (AFM) topography and analysis by this apparatus and mechanical behavior also by using hardness and scratch test and also by colorimetry measurements, surface degradation of PU nanocomposite coatings was characterized by color changing, defined as the color measurement, after being exposed to accelerated weathering conditions. The results revealed that addition of 0.1 wt.% rutile phase of TiO2 nanoparticles improves the weathering performance, stability of paint’s color, strength, hardness and viscoellastic properties, scratch and corrosion resistant of PU nanocomposite coatings. According the all result adding nanoparticle to PU improve coating lift time and also reduce maintenance and repair costs and help to decrease environment damage.