چکیده
انواع مختلفی از نانو کامپوزیت های پلیمر/ رُس تهیه شد و کاربرد آنها به عنوان مواد پوششی سخت و ضدخراش ارزیابی شد. نانوکامپوزیت های با قابلیت پخت تابشی مبتنی بر 2،2- بیس [4-(متاکریلوکسی پروپوکسی)- فنیل] پروپان (Bis-GMA) و تری(اتیلن گلیکول) دی متاکریلات (TEGDMA) (50%/50 وزنی) با استفاده از سه نوع رُس و سطوح بارگذاری مختلف تهیه شد. خواص چسبندگی و مقاومت در برابر خراش پوشش ها روی ورق های پلی متیل متاکریلات بررسی شد. ارتباط بین نتایج به دست آمده با حالت دیسپرسیون رُس (تعیین شده با استفاده از میکروسکوپی الکترونی عبوری و پراش پرتو ایکس) و مورفولوژی سطحی (تعیین شده با استفاده از میکروسکوپی نیروی اتمی) مشخص شد. چنین نتیجه گیری شد که لایه لایه شدن یا بین لایه ای شدن نقش مهمی، بخصوص در زبری سطح، ایفا میکند، که با تغییر خصوصیات سطح مشترک پوشش- بستر روی چسبندگی نیز تأثیرگذار است. بالاترین مقاومت در برابر خراش با کیفیت چسبندگی مناسب برای نمونة حاوی %1 وزنی رُس با سازگاری بالاتر (کلویسیت30B ) در مخلوط رزین نانوکامپوزیت به دست آمد.
1- مقدمه
در حال حاضر انواع مختلفی از مواد پلاستیکی به دلیل داشتن خواص عالی مانند سبکی، سادگی تولید انبوه و قیمت پایینتر برای استفاده به عنوان جایگزین شیشة معدنی در دسترس هستند. در بین این مواد، پلی(متیل متاکریلات) (PMMA) و پلی کربنات (PC) دو مورد از شناختهشده ترین و پر مصرفترین پلاستیکها با خواص نوری عالی هستند [1]. با این حال، یکی از معایب اصلی شیشه های آلی مقاومت پایین آنها در برابر خراش است. بنابراین، بهبود مقاومت سطحی در برابر خراش های مکانیکی، بدون کاهش شفافیت و خواص نوری، همچنان یک چالش در حوزة شیشه های آلی به حساب می آید. کاربرد پوشش های غیرآلی از طریق رسوب دهی فاز گاز یا بخار بطور گسترده برای افزایش مقاومت در برابر خراش استفاده میشود. با این حال، هزینة بالای فرایند تولید و چسبندگی ضعیف پوشش نهایی به بستر از جمله معایب این روشها هستند [2]. در دهة گذشته، نانوکامپوزیتهای پلیمر/ سیلیکات لایه ای (PLS) متشکل از یک فاز دیسپرس شدة نانو مقیاس، که معمولاً رُسهای لایه ای هستند، در یک ماتریس پلیمری در بسیاری از کارهای تحقیقاتی تولید شده و مورد بررسی قرار گرفته است. اثر بهبود دهندة لایه های نانو مقیاس روی بسیاری از خواص پلیمر خالص مانند خواص مکانیکی و نفوذناپذیری در برابر گاز، و همچنین بازدارندگی شعله مشخص شده است [3-10]. در واقع، کانیهای رُسی به شکل رُسهای اصلاح شدة آلی استفاده می شوند تا شرایط مورد نیاز برای قرارگیری مونومرهای آلی یا زنجیرهای پلیمری بین لایه های رُس فراهم شود. بسته به حالت دیسپرسیون لایة رُس، دو نوع اصلی از نانوکامپوزیت های پلیمر/ رُس تولید میشود. لایه لایه شدن زمانی اتفاق میافتد که لایه ها بصورت مجزا دیسپرس شوند و زنجیرهای پلیمری بین آنها قرار گیرد [11-13]. در بین کاربردهای فراوان ترکیبات PLS، کاربرد آنها برای پوششدهی نیز مورد توجه قرار گرفته است. یکی از کاربردهای جالب نانوکامپوزیت های PLS به عنوان یک مادة پوشش دهنده قابلیت آنها در حفاظت از سطوح فلزی در برابر خوردگی است [14-16]. اثر اصلی پرکنندههای رُس نانو مقیاس در این کاربرد عمل به عنوان یک مانع فیزیکی در برابر گونه های مهاجم مانند O2 و H+ از طریق ایجاد یک مسیر پر پیچ و خم است…
Abstract
Different types of polymer/clay nanocomposite were prepared and evaluated for their application as hard and anti-scratch coating materials. Photo-curable nanocomposites, based on 2,2-bis[4-(methacryloxypropoxy)-phenyl]propane (Bis-GMA (2,2-bis[4-(methacryloxypropoxy)-phenyl]propane)) and tri (ethylene glycol)dimethacrylate (TEGDMA (tri(ethylene glycol)dimethacrylate)) (50/50 wt%) were prepared using three types of clay at different loading levels. The adhesion properties and scratch resistivity of the coatings on polymethymethacrylate slabs were investigated. The results were correlated with the clay dispersion state, determined by a transmission electron microscopy, X-ray diffraction and the surface morphology by atomic force microscopy. It was concluded that exfoliation or intercalation plays an important role, primarily in surface roughness, which in turn affects adhesion by changing the characteristics of the coating-substrate interface. The highest scratch resistivity with appropriate adhesion quality was obtained for a sample containing 1 wt% of more compatible clay, Cloisite® 30B in the nanocomposite resin mixture