بررسی اثر اصلاح سطحی نانو ذرات آلومینا با وینیل سیلان بر خواص فیزیکی مکانیکی رزین وینیل استر



نشریه: سال دهم - شماره چهارم - زمستان 1395 - مقاله 4   صفحات :  233 تا 246



کد مقاله:
JCST-02-02-2016-1640

مولفین:
مهران رستمی درونکلا: موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ و پوشش - گروه پژوهشی نانو فناوري رنگ و پوشش
رضا امینی: موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ و پوشش - گروه پژوهشي پوشش‌هاي سطح و خوردگي


چکیده مقاله:

در این تحقیق اصلاح سطحی نانو ذرات آلومينا نوع آلفا با ماده آمایش کننده سیلانی به نام وینیل تری متوکسی سیلان انجام شد. واکنش سیلان‌دار شدن تحت شرایط آبكافت و تراكمي و غلظت‌های پایین، بالا و استوکیومتری و با در نظر گرفتن نقطه ایزو الکتریک نانو آلومینا انجام شد. بعد از فرآیند آمایش سطحی به منظور کمی کردن میزان سیلان سطحی، آزمون آنالیز عنصری کربن هیدروژن ،آزمون FT-IR انجام گردید. نانو کامپوزیت بر پایه رزین وینیل استر در غلظت‌های مختلف از ذرات آلومینای اصلاح شده تهیه شد. جهت کمی کردن برهم‌کنش سطحی و شیمیایی ذرات اصلاح شده و اصلاح نشده با بستر رزینی وینیل استر، آزمون‌های میزان پراکنش و بررسی سطح شکست با میکروسکوپ روبشی (SEM)، آزمون دینامیکی مکانیکی حرارتی (DMTA)، میزان پخت، میزان شفافیت، مقاومت به سایش، مقاومت شمیایی در محیط اسیدی (اسید استیک) و چسبندگی بررسی شد. نتایج حاصل از FT-IR و آنالیز عنصری نشان داده است که لایه‌های سیلان بر روی سطح ذرات به صورت موفقیت‌آمیزي قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که خواص نهایی نانو کامپوزیت وینیل استر حاوی 3% وزنی آلومینا اصلاح شده با 0.48 گرم سیلان به دلیل برهم‌کنش مناسب ذرات با ماتریس رزین بهتر از بقیه نمونه‌ها بوده است.


Article's English abstract:

In this study, surface modification of nano α-alumina with Surface modifier was silane coupling agent namely vinyl tri methoxy silane (VTMS) was implement. Salinization reaction under hydrolysis, condensation condition and different concentration of silane coupling agent with spot of isoelectric point of nano alumina was performed. After surface modification, to characterizing amount of grafting on the nanoparticles, Elemental analysis (CH), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy were utilized. Vinyl Ester nanocomposites were prepared using various loadings of silane modified alumina nanoparticles. To quantitative interfacial interaction between treated nano particles and vinylester resin using tests SEM for assessment dispersion and surface fracture behavior, Dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), Degree of cure, Haze value, Abrasion resistance (Tabber), acid chemical resistance and Pull Off adhesion. Results from FTIR and Elemental analysis revealed that the organic functional groups of the silane coupling agent layers were successfully grafted on the surface of the nanoparticles. The mechanical properties results of the vinyl ester revealed that, because of good interaction between particles and vinyl ester resin, were enhanced using 3 wt% alumina nanoparticles modified with 0.48 g silane compared with other samples.


کلید واژگان:
نانو آلومینا، آمایش سطحی، وینیل سیلان، آنالیز شیمی سطح، خواص مکانیکی

English Keywords:
Nano alumina, Surface treatment, Vinyl silane, Analysis of surface chemistry, Mechanical properties

منابع:

English References:
1. T. Jesionowski, A. Krysztafkiewicz, Influence of silane coupling agents on surface properties of precipitated silicas. Appl. Surf. Sci. 172(2001), 18-32. 2. T. Jesionowski, A. Krysztafkiewicz, Preparation of the hydrophilic/hydrophobic silica particles. Colloid Surf. A. 207(2002), 58-49. 3. M. Rostami, S. Rasouli, B. Ramezanzadeh, A. Askari. Electrochemical investigation of the properties of Co doped ZnO nanoparticle as a corrosion inhibitive pigment for modifying corrosion resistance of the epoxy coating. Corros. Sci. 88 (2014)387-399. 4. M. J. Palimi, M. Rostami, M. Mahdavian, B. Ramezanzadeh. Surface modification of Fe2O3 nanoparticles with3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS): An attempt to investigate surface treatment on surface chemistry and mechanical properties of polyurethane/Fe2O3 nanocomposites. Appl. Surf. Sci.320 (2014) 60-72. 5. M. Q. R. Zhang, M. Z. Rong, S. L.Yu, B. Wetzel, K. Friedrich, Effect of particle surface treatment on the tribological performance of epoxy based nanocomposites. Wear. 253(2002), 1086-1093. 6. Sh. Soroushnia, S. Bastani, M. Mohseni Bozorgi, M. Rostami. Surface properties and surface patterning of UV-curable coating using perfluorosilane- nano silica. Prog. Org. Coat. 85 (2015) 31-37. 7. Y.Sun, Z. Zhang, C. Wong, Study on mono-dispersed nano-size silica by surface modification for underfill applications. J. Colloid Interface Sci. 292(2005), 436-444. 8. S. Sepur, N.Kunze, B.Werner, H.Schmidt, UV curable hard coatings on plastics. Thin Solid Films. 351(1999), 216-219. 9. M. J. Palimi, M. Rostami, M. Mahdavian, B. Ramezanzadeh Surface modification of Cr2O3nanoparticles with 3-amino propyltrimethoxy silane (APTMS). Part 1: Studying the mechanicalproperties of polyurethane/Cr2O3nanocomposites. Prog. Org. Coatings. 77(2014), 1663-1673. 10. F. Bauer, H. Ernst, U. Decker, M. Findeisen, H. J.Gl?sel, H .Langguth, E. Hartmann, R. Mehnert, C. Peuker, Preparation of scratch and abrasion resistant polymeric nanocomposites by monomer grafting onto nanoparticles, FTIR and multi?nuclear NMR spectroscopy to the characterization of methacryl grafting. Macromol. Chem. Phys. 201(2000), 2654-2659. 11. W. Zou, J. Peng, Y. Yang, L. Zhang, B. Liao, F. Xiao, Effect of nano-SiO2 on the performance of poly (MMA/BA/MAA)/EP. Mater. Lett. 61(2007), 725-729. 12. M. M. Jalili, S. Moradian, H. Dastmalchian, A. Karbasi, Investigating the variations in properties of 2-pack polyurethane clear coat through separate incorporation of hydrophilic and hydrophobic nano-silica. Prog. Org. Coating. 59(2007), 81-87. 13. A. Krysztafkiewicz, B. Rager, Hydrated silicas modified by nonsilane pro-adhesion compounds. J. Adhes. Sci. Technol. 13(1999), 393-415. 14. W. Posthumus, UV-curable acrylate metal oxide nanocomposite coatings. Technische Universiteit Eindhoven. 2004. 15. S. Sun, C. Li, L. Zhang, HL. Du, JS. Burnell-Gray, Effects of surface modification of fumed silica on interfacial structures and mechanical properties of poly (vinyl chloride) composites. Eur. Polym. J. 42(2006), 1643-1652. 16. M. Iijima, M. Tsukada, H. Kamiya, Effect of particle size on surface modification of silica nanoparticles by using silane coupling agents and their dispersion stability in methylethylketone. J. Colloid Interface Sci. 307(2007), 418-424. 17. M. Rostami, M. Mohseni, Z. Ranjbar, Investigating the effect of pH on the surface chemistry of an amino silane treated nano silica. Pigment Resin Tech. 40(2011), 363-373. 18. D. I??n, N. Kayaman-Apohan, A. Güng?r, Preparation and characterization of UV-curable epoxy/silica nanocomposite coatings. Prog. Org. Coating. 65(2009), 477-483. 19. X. Liu, S. Zhao, Measurement of the condensation temperature of nanosilica powder organically modified by a silane coupling agent and its effect evaluation. J. Appl. Polym. Sci. 108(2008), 3038-3045. 20. M. I. Mrkoci, (2001), Influence of silica surface characteristics on elastomer reinforcement. M.Sc. thesis, Queen’s University Kingston, Ontario Canada. 2001. 21. S. Debnath, S. L. Wunder, J. I. McCool, J. R. Baran, Silane treatment effects on glass/resin interfacial shear strengths. Dent. Mater. 19(2003), 441-448. 22. J. Gilberts, AHA. Tinnemans, MP. Hogerheide, TPM. Koster, UV curable hard transparent hybrid coating materials on polycarbonate prepared by the sol-gel method. J. Sol-Gel Sci. Technol. 11(1998), 153-159. 23. M. Rostami, Z. Ranjbar, M. Mohseni, Investigating the interfacial interaction of different aminosilane treated nano silicas with a polyurethane coating. Appl. Surf. Sci. 257(2010), 899-904. 24. M. Xanthos, functional Fillers for Plastics. Copyright © 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA ISBN 3-527-31054-1 25. S. Kang, S.I. Hong, C.R. Choe, M. Park, S. Rim, J. Kim, Preparation and characterization of epoxy composites filled with functionalized nanosilica particles obtained via sol–gel process. Polymer. 42(2003), 879-887. 26. Q. long ji, m. qiu zhang?, m. zhi rong, b. Wetzel, k. Friedrich, Tribological properties of surface modified nano-alumina/epoxy composites. J. Mater. Sci. 39 (2004) 6487 – 6493.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 1308
تعداد دریافت فایل مقاله : 25

ورود به سامانه نشریه
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتياز:
موسسه پژوهشي
علوم و فناوري رنگ و پوشش
مدير مسوول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبير:
پروفسور زهرا رنجبر
مدير اجرايي:
دکتر فرهاد عامري
شاپا چاپي:
8779 - 1735
شاپا الکترونيکي:
2169 - 2383
دسترسی سریع
آخرین شماره های نشریه
آمارهای وبگاه
تعداد بازدید:1,309

کاربران حاضر:19