اصلاح نانو ذرات سیلیکا با متاکریلواکسی پروپیل تری‌متوکسی سیلان و بررسی اثر نانو ذرات اصلاح شده بر پلیمریزاسیون درجای کوپلیمر استایرن- بوتیل اکریلات

نویسندگان

1 دانشکده تحصیلات تکمیلی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب

2 گروه رنگ، رزین و روکش‌های سطح، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

3 پژوهشکده رنگ و پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

4 گروه مهندسی پلیمر، دانشگاه آزاد- واحد تهران جنوب

چکیده

در این تحقیق، اثر مقدار متاکریلواُکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (MPTMS)، زمان و pH واکنش و نیز مقدار آب بر اصلاح سطحی نانوذرات سیلیکا بررسی شده است. برهم‌کنش‌های شیمیایی احتمالی بین ترکیب سیلان‌دار و گروه‌های عاملی سطح نانوذرات سیلیکا به روش طیف‌سنجی FTIR و میزان جذب شیمیایی و یا فیزیکی ترکیب سیلان‌دار بر روی سطح نانوذرات با استفاده از روش گرما وزن سنجی TGA بررسی شد. در مرحله بعد، 1 % وزنی نانوذرات اصلاح نشده و اصلاح شده به روش پلیمریزاسیون درجا، در کوپلیمر استایرن-بوتیل اکریلات (1:1) پخش گردید. با استفاده از روش‌های LLS و FTIR هویت‌شناسی لاتکس‌های سنتز شده انجام گرفت. نتایج به دست آمده از آزمون‌های هویت‌شناسی نانوذرات آماده‌سازی شده با ترکیب آلکوکسی سیلان، حاکی از برهم‌کنش‌های شیمیایی ترکیب سیلان‌دار با نانوذرات سیلیکا بود. بیشترین میزان پیوندخوری با سطح نانوذرات، حدود 32 % وزنی، در شرایط بهینه حداکثر میزان سیلان و آب، زمان طولانی‌تر واکنش و در pH معادل با 4 به دست آمد. همچنین نتایج آزمون‌های FTIR و LLS حاکی از موفقیت واکنش پلیمریزاسیون بود. نتایج به دست آمده نشان داد که استفاده از افزودن نانوذرات سیلیکا (اصلاح شده و اصلاح نشده) موجب افزایش اندازه ذرات لاتکس شده و اصلاح سطحی تأثیر زیادی بر اندازه ذرات لاتکس تشکیل شده ندارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Surface Modification of Fumed Silica Nanoparticles with a Methacryloxypropyltrimethoxy Silane Coupling Agent and the Effect of Nanoparticles Surface Treatment on the In-situ Polymerization of Styrene - Butyl Acrylate

نویسندگان [English]

  • S.R. Hashemi-Nasab 1
  • S.M. Mirabedini 2
  • M. Khorasani 3
  • Mohammadreza Kalaee 4
1 Islamic Azad University, South Tehran Branch
2 Department of Colour, Resin & Surface Coatings, Iran Polymer and Petrochemical Institute
3 Color and Polymer Research Center, Amirkabir University of Technology
4 Department of Polymer Engineering, Islamic Azad University, South Tehran Branch
چکیده [English]

In this work, the effects of methacryloxypropyltrimethoxy silane (MPTMS) molar ratio, reaction’s pH and time, and water amount on the surface modification of fumed silica nanoparticles were studied. Possible interactions between the silane coupling agent and the functional groups on the surface of the silica nanoparticles were studied using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy. The grafting of MPS compounds on the nanoparticles surface was characterized using Thermo Gravimetric Analysis (TGA) technique. Then untreated (PSB-Si) and treated (PSB-MPS) fumed silica nanoparticles were included into the styrene: butyl acrylate wt. % ratio of 1:1 emulsion latex, throughout in-situ polymerization method. The synthesized latex samples were characterized using; FTIR and Laser Light Scattering (LLS) techniques. The results of characterization studies revealed the chemical interactions of silane compounds with silica nanoparticles with about 32 wt. % grafting. The silane and water amount, reaction time and pH, have significant effect on the nanoparticles grafting as a result of higher silane hydrolysis. The result of LLS and FTIR studies indicated that the polymerization reaction performed successfully and the inclusion of either untreated or treated nanoparticles has a main effect on the latex particles size.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silica Nanoparticles
  • Alkoxy silane
  • Surface modification
  • In-situ Polymerization