سنتز و بررسی خواص مواد پوششی آبگریز بر پایه‌ی ترکیبات آلکوکسی سیلان

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 جهاد دانشگاهی خوزستان، پژوهشکده تکنولوژی تولید، گروه شیمی، اهواز

2 گروه مهندسی شیمی، واحد آبادان، دانشگاه آزاد اسلامی، آبادان، ایران

10.22075/chem.2021.18846.1728

چکیده

به تازگی روش‌های گوناگونی جهت ساخت سطوح آبگریز از قبیل جامد کردن واکس، لیتوگرافی، نشست الکتروشیمیایی، هیدروترمال و سل-ژل مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در میان این روش‌ها سل-ژل که پایه و اساس آن واکنش‌های شیمیایی در محلول است امکان مهندسی سطح را برای پژوهشگر فراهم می‌کند. در این پژوهش یک روش مشتق شده از سل-ژل برای پوشش دهی بستر بتن به کمک لایه نازکی از محلول مبتنی بر سیلیکای سنتز شده ارائه شده است. در این روش، ترکیب تترااتیل اورتوسیلیکات به عنوان پیشماده، اکتیل تری اتوکسی سیلان که دارای گروه آلکیل بزرگی است، به عنوان عامل اصلاح کننده سطح، اتانول و متانول به عنوان حلال استفاده شده است. در این تحقیق اثر مقدار عامل اصلاح کننده بر روی خواص آبگریزی سطح مورد بررسی قرار گرفت. ساختار و مورفولوژی محلول‌های سنتزشده توسط طیف سنجی مادون قرمز و تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی توصیف شدند. همچنین زاویه تماس آب، که بیانگر مقدار آبگریزی سطح است در نسبت‌های گوناگون از عامل اصلاح کننده اندازه‌گیری شد. زاویه تماس قطره آب با سطح بتن آبگریز شده با استفاده از این مواد در حدود 141 درجه تعیین شد. همچنین آزمون غوطه‌وری و میزان جذب آب برای آزمونه‌های بتنی تهیه شده انجام گرفت که برای بتن شاهد مقدار جذب آب در مدت زمان 24 ساعت برابر 25 گرم بدست آمد در حالی‌که میزان جذب آب برای بتن آبگریز شده تا 9 گرم کاهش پیدا نموده است. در آزمونی دیگر به منظور بررسی اثر محلول سنتز شده بر روی نمونه‌های حقیقی، اثر آبگریزی و به دنبال آن خودتمیزشوندگی بر روی نمونه‌هایی از بتن و آجر با موفقیت انجام گرفته است. با توجه به نتایج این پژوهش محلول‌ آبگریز کننده حاصل می‌تواند به خوبی موجب آبگریزی نمونه‌های بتن، سنگ، آجر و هر بستر یا سوبسترای مبتنی بر سیلیکا ‌گردد. این محلول سنتز شده می‌تواند با ایجاد زاویه قطره آب تا 141 درجه موجب آبگریزی این سطوح و ضمن محافظت، سبب ایجاد اثرخودتمیزشوندگی ‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and characterization of hydrophobic coating materials based on alkoxy silane compounds

نویسندگان [English]

  • Jamal davarpanah 1
  • sadra soleimankhani 1
  • Esmaeil Soleimani nezhad 2
  • Somayeh Elahi 2
1 Khuzestan University Jihad, Production Technology Research Institute, Department of Chemistry, Ahvaz
2 Department of Chemical Engineering, Abadan Branch, Islamic Azad University, Abadan, Iran
چکیده [English]

Recently, various methods have been developed for the preparation of hydrophilic surfaces such as wax solidification, lithography, electrochemical assemblies, hydrothermal, and sol-gel processes. Among these methods, sol-gel, which is the basis of chemical reactions in the solution, provides ground-level engineering for the researcher. In this study, a sol-gel-derived method for coating concrete substrates with a thin layer of a synthesized silica-based solution is presented. In this method, the tetraethyl orthosilicate compound is used as a precursor, octyltriethoxysilane, which has a large alkyl group, as modification agent and ethanol and methanol as solvent is used. Moreover, the effect of modifier agent on surface hydrophobic properties was investigated. The structure and morphology of synthesized solutions were described by infrared spectroscopy and atomic force microscopy images. Also, the contact angle of water, which indicates the surface hydrophobicity, was measured by the modifier agent in various ratios. The contact angle of the drop of water with the surface of hydrophobic concrete was about 141 degrees. Also, immersion test and water absorption for concrete specimens were prepared. For concrete, the amount of water absorption during 24 hours was 25 grams, while water absorption for hydrophobic concrete decreased to 9 grams. In another test, to investigate the effect of the synthesized solution on the actual samples, the hydrophobic effect followed by self-cleaning on samples of concrete and brick has been successfully carried out. According to the results of this study, the resulting hydrophobic solution can well boost the samples of concrete, stone, bricks, and any substrate based on silica. This synthesized solution, by creating an angle of drop of water up to 141 degrees, causes these surfaces to be hydrophobicity and self-cleaning effect.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano coating
  • Self-cleaning
  • Hydrophobic
  • Sol-gel
  • Silica
  • Contact angle
  • Concrete