خواص خود تمیز شوندگی و انرژی آزاد سطح پوشش های نانو کامپوزیت اتیلن وینیل استات تقویت شده با نانو ذرات سیلیکا

ایجاد پوشش ها با حداقل مولفه های مواد و مراحل تولید یکی از چالش های امروز در تهیه فیلم های نانوکامپوزیتی آب گریز است. هدف از این تحقیق تهیه پوشش نانوکامپوزیت پایه پلیمری آب گریز و بررسی ارتباط بین خواص آب گریزی، میکروساختار، درصد فاز افزودنی و انرژی آزاد سطح آن می باشد. بدین منظور، از نانوذرات سیلیکا اصلاح شده با هگزامتیل دی سیلازان به عنوان فاز افزودنی و اتیلن وینیل استات به عنوان زمینه و از تولوئن به عنوان حلال استفاده شد. غلظت پلیمر/ حلال با غلظت 3% به عنوان غلظت بهینه برای تشکیل فیلم انتخاب شد. مقادیر 10%، 20% و 30% وزنی نانو ذرات به محلول اضافه شد و از روش پاشش به دلیل یک مرحله ای بودن استفاده شد. نتایج نشان داد پوشش پر شده با 30 درصد نانوسیلیکا دارای حفره ها با ساختاری متخلخل و شبکه ای بوده که موافق با پیش بینی مدل انرژی سطح کیسی بکستر بود. پوشش های نانوکامپوزیتی با 30% نانوسیلیکا منجر به زاویه تماس استاتیکی 121 درجه با 34% افزایش نسبت به سطح اتیلن وینیل استات خالص و زاویه غلتش 8 درجه با 90% کاهش نسبت به نمونه های 10 درصد وزنی شدند. انرژی آزاد سطح از سه تئوری اوونزوندت، فوکس و ون اوس بررسی شد که بر خلاف تئوری ون اوس تئوری های فوکس و اوونزوندت نشان دادند که با افزایش غلظت نانو مواد، جزء قطبی انرژی آزاد سطح پوشش کاهش یافته که موید افزایش زوایای تماس تخمین زده شده در این مطالعه بود.

Self-cleaning properties and free surface energy of ethylene vinyl acetate (EVA) nanocomposite coatings reinforced with silica nanoparticles

The preparation of coatings involving the least material components and fabrication route is one of the today’s challenges in the development of hydrophobic nanocomposite films. This study aims at the fabrication of a hydrophobic polymer nanocomposite coating and the evaluation of the interplays amongst hydrophobicity, microstructure, fillers loading and free surface energy of the coatings. To achieve this, hexamethyldisilazane functionalized nanosilica as the filler and ethylene vinyl acetate (EVA) as the matrix were used. Toluene was used as the solvent. The concentration of 3% was employed as the optimized solvent ratio to create polymer film. The loadings of 10,20 and 30 wt% of nanomaterials were added into the solvent followed by a spray technique due to its single step approach. The analyses showed the coating filled with 30 wt% of nanosilica resulted in a porous interconnected structure, in good agreement with the CassieBaxter surface energy model. The 30 wt% nanosilica nanocomposite coatings resulted in a static water angle of ~121 ͦθ exhibiting a 34% increase with respect to that in the case of pure EVA and a sliding angle of 8 ͦθ with 90% reduction compared to the 10 wt% filled coatings due to the high surface roughness. Three surface energy models of Fowkes, OwensWendt and Van Oss were utilized were employed through which, unlike from the Van Oss model, the Fowkes and OwensWendt models exhibited that with the addition of fillers, the polar component of the free surface energy decreases confirming the increase in the estimated water angle contact.