Synthesis of silica nano particles, their usage in automotive hybrid coatings and evaluation of their performances
Yükleniyor...
Tarih
2019
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
The aim of the thesis is to develop and evaluate organic-inorganic hybrid coatings using modified nanoparticles for automotive paint applications. For this purpose, surface modifications were performed with different organic surface treatment chemicals. By using surface treated nanoscale (<100nm) silica particles, development of 2K and low bake temperature needed hybrid transparent coating i.e.,clearcoat formulation was tried to design. Nanoscale silica particles were produced from TEOS based on the "sol-gel" method. As a result of the experimental design, the inorganic silica particle concentration and particle sizes in methanol were obtained as 9.54% and 67nm respectively in addition to being stable. The surfaces of the inorganic silica particles of the solution, whose production was successfully carried out, were modified with silane chemicals containing different functional groups. Characterization of surface modified silica particles was performed by FTIR, TGA and SEM analyzes. As a result of the evaluations, it was found that optimum silica (solid): silane ratio is 1: 0.5. As a result, by using surface treated nanoscale silica particles, hybrid transparent topcoat i.e., clearcoat formulation were designed for automotive industry. The rheology of the developed hybrid clearcoat, kinetics of its film formation, its viscoelastic behavior before and after film formation and its surface physicochemistry were characterized. According to performance evaluation results, 1.75 per hundred resin usage of surface treated silica provided a positive effect on the performance of the hybrid clearcoat and improved its scratch resistance by 80%.
Tez kapsamında otomotiv boya uygulamaları için yüzeyi modifiye edilmiş nano taneciklerin kullanıldığı organik-inorganik hibrit kaplamaların geliştirilmesi ve değerlendirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaç doğrultusunda farklı organic yüzey kaplama kimyasalları ile yüzey modifikasyonları yapılmıştır. Yüzeyi uygun şeklide modifiye edilmiş nano boyuttaki (<100nm) silica taneleri ile Otomotiv sektöründe kullanımı olan iki bileşenli (2K) düşük sıcaklıkta film oluşturma özelliğne sahip transparan kaplamanın (verniğin) geliştirilmesi hedeflenmiştir. Nano boyuttaki silika taneleri "sol-gel" methodu baz alınarak TEOS'dan üretilmiştir. Yapılan deney tasarımı sonucunda metanol içinde inorganik silika konsantrasyonu 9.54% ve tanecik boyutu 67nm solüsyonun stabil olarak üretimi gerçekleşmiştir. Üretimi başarı ile gerçekleştirilen içeriği bahsedilen solüsyonun inorganik silika taneciklerinin yüzeyleri farklı fonksiyon grupları içeren silan kimyaları ile modifiye edilmiştir. Yüzeyi modifiye edilen tanelerin karakterizasyonu FTIR, TGA ve SEM analizleri ile yapılmıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucunda silika(katı):silan oranının 1:0.5 optimize olduğu görülmüştür. Bu doğrultuda yüzeyi etkin şekilde kaplanmış olan silika taneleri ile otomotiv sektöründe kullanılacak olan hibrit transparan sonkat kaplamasının, (verniğin) formülasyon tasarımı yapılmıştır. Geliştirilen hibrit transparan sonkat kaplamasının reolojisi, film oluşturma kinetiği, film oluşturma öncesi ve sonrası viskoelastik davranışları ile yüzey fizikokimyası karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda 100 katı bağlayıcıda 1.75 birim katı silika içeriğinin verniğin performansına olumlu etki ettiği ve çizilme direncini referansına göre 80% iyileştirdiği tespit edilmiştir.
Tez kapsamında otomotiv boya uygulamaları için yüzeyi modifiye edilmiş nano taneciklerin kullanıldığı organik-inorganik hibrit kaplamaların geliştirilmesi ve değerlendirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaç doğrultusunda farklı organic yüzey kaplama kimyasalları ile yüzey modifikasyonları yapılmıştır. Yüzeyi uygun şeklide modifiye edilmiş nano boyuttaki (<100nm) silica taneleri ile Otomotiv sektöründe kullanımı olan iki bileşenli (2K) düşük sıcaklıkta film oluşturma özelliğne sahip transparan kaplamanın (verniğin) geliştirilmesi hedeflenmiştir. Nano boyuttaki silika taneleri "sol-gel" methodu baz alınarak TEOS'dan üretilmiştir. Yapılan deney tasarımı sonucunda metanol içinde inorganik silika konsantrasyonu 9.54% ve tanecik boyutu 67nm solüsyonun stabil olarak üretimi gerçekleşmiştir. Üretimi başarı ile gerçekleştirilen içeriği bahsedilen solüsyonun inorganik silika taneciklerinin yüzeyleri farklı fonksiyon grupları içeren silan kimyaları ile modifiye edilmiştir. Yüzeyi modifiye edilen tanelerin karakterizasyonu FTIR, TGA ve SEM analizleri ile yapılmıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucunda silika(katı):silan oranının 1:0.5 optimize olduğu görülmüştür. Bu doğrultuda yüzeyi etkin şekilde kaplanmış olan silika taneleri ile otomotiv sektöründe kullanılacak olan hibrit transparan sonkat kaplamasının, (verniğin) formülasyon tasarımı yapılmıştır. Geliştirilen hibrit transparan sonkat kaplamasının reolojisi, film oluşturma kinetiği, film oluşturma öncesi ve sonrası viskoelastik davranışları ile yüzey fizikokimyası karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda 100 katı bağlayıcıda 1.75 birim katı silika içeriğinin verniğin performansına olumlu etki ettiği ve çizilme direncini referansına göre 80% iyileştirdiği tespit edilmiştir.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Sol-Gel, Silica, Surface Modified Nano Silica Particles, Automotive, Clearcoat, Scratch Resistance, Silika, Yüzeyi Modifiye Edilmiş Nano Silika Taneleri, Otomotiv, Vernik, Çizilme Direnci
