اصلاح سطحی نانو ذرات دی اکسیدتیتانیوم به منظور بررسی خاصیت خودتمیزشوندگی در پوشش های نمای اکریلی
چکیده
در این تحقیق یک نمونه پودر نانو ذرات دی اکسیدتیتانیوم صنعتی (aeroxide p25) با استفاده از دو ترکیب سیلانی متفاوت تترااتیل ارتوسیلیکات (teos) و 2h, 2h, 1h, 1h پِرفلوئورواکتیل تری اتوکسی سیلان (fts) به روش سل-ژل اصلاح سطح شد. نانو ذرات اصلاح شده با روش های طیف سنجی ftir، آنالیز وزن سنجی حرارتی tga، اسپکتروسکوپی فتوالکترونی پوتو ایکس xps، اسپکتروسکوپی فلورسنس پوتو ایکس xrf و میکروسکوپی الکترونی عبوری temهویت شناسی گردید. همچنین مساحت سطح ویژه، توزیع انداز? حفرات در سطح نانو ذرات نیز به ترتیب با روش های bet، bjh و دانسیت? واقعی نیز با هلیم پیکنومتری اندازه گیری شد. تأثیر اصلاح سطح بر مورفولوژی نانو ذرات با اسپکتروسکوپی تفرق پوتو ایکسxrd ارزیابی شد. با اندازه گیری پتانسیل زتا و همچنین ارزیابی سرعت رسوب نانو ذرات در دیسپرسیون های کلوئیدی حاوی نانو ذرات در شرایط ساکن به روش های دستگاهی و بصری، پایداری سامان? کلوئیدی حاوی نانو ذرات اصلاح شده و نشده بررسی شد. ساز و کار جذب fts بر سطح نانو ذرات دی اکسیدتیتانیوم با استفاده از اسپکتروسکوپی atr-ftir و روش کدورت سنجی مطالعه شد. با استفاده از اسپکتروسکوپی ماوراء بنفش uv-vis و اسپکتروسکوپی انعکاسی پراکنده drs فعالیت فتوکاتالیستی نانو ذرات در محیط مائی بررسی شد. سپس نانو ذرات اصلاح شده در غلظت های مختلف به پوشش اکریلی آب پایه اضافه شد. برای بررسی خاصیت فتوکاتالیستی در سطح فیلم، پوشش به یک آلاینده مدل (رودامین b) آغشته و سپس در معرض تابش پرتوهای uva قرار داده شد. با بررسی تخریب آلاینده مدل با روش رنگ سنجی، خاصیت خودتمیزشوندگی پوشش ارزیابی گردید. دوام پوشش های حاوی نانو ذرات نیز با اسپکتروسکوپی الکترونی روبشی sem، اسپکتروسکوپی نیرو اتمی afm و اندازه گیری براقیت قبل و پس از قرارگیری در شرایط جوّی تسریع شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که نانو ذرات اصلاح شده با teos در محیط آبی نسبت به نانو ذرات اصلاح نشده از پایداری بیشتر و فعالیت فتوکاتالیستی کمتری برخوردار هستند. علی رغم پخش پذیری بهتر نانو ذرات اصلاح شده در "فیلم پوششی"، تشکیل تجمعات کوچکتر و بهبود دوام پوشش در شرایط جوّی تسریع شده، فعالیت فتوکاتالیستی در سطح پوشش کاهش می یابد. حال آن که با اصلاح سطح نانو ذرات با fts علی رغم عدم تغییر در فعالیت فتوکاتالیستی نانو ذرات اصلاح شده، ولیکن به دلیل افزلیش وی‍گی آبگریزی نانو ذرات و مهاجرت آنها به لایه های سطحی پوشش در حین فرآیند تشکیل فیلم و در نتیجه افزایش غلظت نانو ذرات در سطح پوشش، فعالیت فتوکاتالیستی در سطح افزایش می یابد. بدین ترتیب با تخریب بیشتر آلاینده های سطحی هنگام قرارگیری در معرض تابش پرتوهای uva، خاصیت خودتمیزشوندگی در سطح پوشش نما بهبود و با کاهش غلظت نانو ذرات دی اکسیدتیتانیوم در توده پوشش تخریب ماتریس پلیمری پوشش در زمان سرویس دهی کاهش می یابد.