پديد آورنده :
لطيفي، فاطمه
عنوان :
بررسي تاثير متغيرهاي سنتز بر خواص نوري سيليكا ايروژل خشك‌شده در فشار محيط و بلانكت تهيه شده از آن و بستر ليفي پليمري
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شيمي نساجي و علوم الياف
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده نساجي
صفحه شمار :
چهارده، ۱۱۵ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
زهرا طالبي مزرعه‌شاهي، هاله خليلي
استاد مشاور :
محمد ذره بيني
توصيفگر ها :
سيليكا ايروژل , خواص نوري , بلانكت ايروژلي , متغيرهاي سنتز , آبگريزي
استاد داور :
حسين ايزدان، حسن حدادزاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/10/03
چكيده فارسي :
1 چكيده خواص نوري سيليكا ايروژل در كنار خواص عايق حرارتي و صوتي آن از ويژگيهاي مهم اين نانوساختار به شمار ميرود در تحقيقات ساير محققين خواص نوري سيليكا ايروژلهاي با شفافيت بالا كه در شرايط فوقبحراني تهيه شدهاند مورد بررسي قرار گرفته است و مطالعات انجامشده بر روي خواص نوري بهويژه خواص انعكاسي سيليكا ايروژلهاي تهيهشده در فشار محيط كه عموما كدر هستند و نيز بلانكتهاي ايروژلي نيز كه از اهميت خاصي در بسياري از كاربردها برخوردارند بسيار محدود است لذا در اين پژوهش خواص انعكاس نور ذرات سيليكا ايروژل و بلانكتهاي ايروژلي تهيهشده به روش خشككردن در فشار محيط مورد تحقيق و بررسي قرار گرفت در تحقيق حاضر ذرات سيليكا ايروژل و بلانكتهاي ايروژلي تحت شرايط مختلف به روش سل ژل دو مرحلهاي با استفاده از پيشماده TEOS و خشككردن در فشار محيط تهيه و تاثير شرايط و متغيرهاي كليدي سنتز بر ساختار حفرهها و خواص فيزيكي و آبگريزي ذرات ايروژل بررسي شد سپس خواص نوري نمونهها و ارتباط آن با ساختار حفرهها و خواص فيزيكي ايروژل مورد بررسي قرار گرفت ارزيابي خواص فيزيكي و شيميايي و ساختار حفرههاي سيليكا ايروژل با استفاده از آزمونهاي جذب و واجذب نيتروژن تصاوير FE SEM آزمون FTIR آزمون زاويه تماس و 3M انجام گرفت خواص انعكاس نور ذرات و بلانكتهاي ايروژلي نيز توسط دستگاه اسپكتروفتومتر انعكاسي ارزيابي گرديد نتايج نشان دادند كه ذرات ايروژل سنتزشده در اين تحقيق از تخلخل بالاي 58 سطح مخصوص 711 911 m2 g حفرههاي نانومتري با ابعاد 22 6 نانومتر ضريب شكست نور حدود 51 1 و خواص فوقآبگريزي با زاويه تماس 551 درجه برخوردارند تصاوير FE SEM بلانكتها نيز پوششدهي مناسب ذرات ايروژلي بر سطح الياف و منافذ لايه بيبافت را تاييد ميكنند خواص نوري ذرات و بلانكتهاي سيليكا ايروژل بهشدت تحتتاثير ساختار حفرهها اندازه حفرهها و توزيع آنها و اندازه ذرات و خواص فيزيكي تخلخل چگالي و ضريب شكست سيليكا ايروژل بوده كه خود اين عوامل متاثر از شرايط سنتز شامل متغيرهاي سل ژل شرايط زماندهي و اصلاح سطح است خواص نوري بلانكتهاي ايروژلي علاوه بر ساختار و خواص ذرات سيليكا ايروژل تحت تاثير وزن متر مربع لايه بيبافت ضخامت لايه و نحوه توزيع ذرات ايروژل در ساختار بلانكت بوده و ساختار نهايي ايروژل نقش تعيينكنندهاي در عبور نور يا پشتپوشي بلانكت هاي ايروژلي داشته است مشاهده شد كه در حضور كاتاليست بيشتر حفرهها بزرگتري 22 نانومتر در مقايسه با نمونه شاهد با اندازه حفرهها 11 نانومتر در ساختار ايجاد ميشود كه تاثيري بر خواص نوري ذرات ايروژل نداشته است در حاليكه اين ذرات با قرارگيري بر روي الياف به عنوان عاملي براي پراكندگي نور در بلانكتهاي سيليكا ايروژل عمل كرده و انعكاس نور آن را نسبت به لايه اوليه افزايش داده است اما در حضور آب و كاتاليست كمتر به علت عدم پيشرفت كامل واكنشهاي هيدروليز و تراكم و تشكيل شبكه ژل نايكنواخت و ضعيف ايروژل با چگالي بالاتر و حفرههاي كوچكتر حاصل شده و منجر به افزايش انعكاس نور ذرات ايروژل ميگردد عبور نور در بلانكتهاي ايروژلي سنتزشده با مقدار كاتاليست كمتر نسبتا مشابه بوده و نسبت به لايه بيبافت اوليه افزايش يافته است تغيير دماي سنتز از 15 به 31 C منجر به تشكيل ذراتي با ساختار زيروژل شد كه از تخلخل كمتر و چگالي بسيار بالاتر 3 1 53 g cm نسبت به ذرات سيليكا ايروژل برخوردار است بهطوري كه انعكاس نور در ذرات زيروژل و بلانكتهاي تهيهشده از آن در مقايسه با ذرات ايروژلي افزايش مييابد در نمونه سيليكا ايروژل آبدوست با حذف مرحله اصلاح سطح از مراحل سنتز ايروژل و افزايش نيروهاي مويينگي حين خشككردن جمعشدگي ساختار افزايش يافته و با كاهش اندازه حفرهها تا 6 نانومتر و ميزان تخلخل و افزايش چگالي ايروژل حاصل انعكاس نور در ذرات سيليكا ايروژل و بلانكتهاي آن افزايش و عبور نور كاهش مييابد بررسي تاثير حجم سل مورداستفاده در تهيه بلانكتهاي ايروژلي بر خواص نوري آنها نشان داد كه با افزايش حجم سل ميزان انعكاس نور بلانكت حاصل كاهش و عبور نور در آن افزايش مييابد كه ميتوان آن را به افزايش مقدار ذرات ايروژل تشكيلشده در لايه بيبافت ناشي از افزايش حجم سل نسبت داد در بررسي تاثير نوع لايه بيبافت مورداستفاده در تهيه بلانكت ايروژلي مشاهده شد كه تاثير ساختار ايروژل و شرايط سنتز بر خواص نوري بلانكت تهيهشده از لايه با وزن و ضخامت كمتر مشهودتر است بهطوريكه اختلاف در ميزان انعكاس نور آنها بيشتر از بلانكتهاي تهيهشده از لايه بيبافت پلياستر با وزن و ضخامت بيشتر است كلمات كليدي سيليكا ايروژل خواص نوري بلانكت ايروژلي متغيرهاي سنتز آبگريزي
چكيده انگليسي :
114 Isfahan University of Technology Department of Textile Engineering Study of synthesis parameters effect on optical properties of the silica aerogel dried at ambient pressure and its blanket using polymeric fibrous matrix Fatemeh Latifi Faatmaalatifi@gmail com Department of Textile Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisors Z Talebi z talebi@cc iut ac ir Supervisors H Khalili khalili@cc iut ac ir Advisor M Zarehbini zarrebini@cc iut ac ir AbstractIn addition to thermal and acoustic insulation properties of aerogels their optical properties is one of themain characteristics Research on optical properties of transparent silica aerogels is mainly focused onmaterials synthesized by supercritical drying method However the amount of research conducted oninvestigation of light reflectance properties of opaque silica aerogels dried at ambient pressure is scarce Additionally evaluation of optical properties of aerogel blankets has not yet been carried out In this work TEOS based silica aerogel particles and their blankets were synthesized by two step sol gelprocess under ambient pressure The effect of key parameters on the pore structure physical andhydrophobic properties of silica aerogel particles were investigated The light reflectance properties ofsamples with different pores structure was measured and the relationship between the pores structure andoptical properties was discussed The physical and chemical properties and pores structure of silica aerogelswere characterized by nitrogen adsorption desorption analysis FE SEM images FTIR spectra contactangle and 3M methods Reflectance spectrophotometer was used to measure light reflectance properties ofsilica aerogel particles and blankets The results point to the fact that the produced silica aerogel particles are superhydrophobic with contactangle of 155 degree and have porosity greater than 80 specific surface area of 700 900 m2 g mesoporous structure with 6 22 nm pores and refractive index of about 1 05 The SEM images of aerogelblankets showed that the fiber surface and micro pores of the fibrous matrix were sufficiently coated by thesilica aerogel particles The optical properties of silica aerogel particles and blankets are greatly influencedby the pores structure pores size and pore size distribution and particles size and physical properties porosity density and refractive index of silica aerogel particles which in turn are controlled by thesynthesis conditions including sol gel parameters ageing and surface modification conditions Also theweight and thickness of the fibrous layer and the aerogel particles distribution in the blanket structureinfluenced the optical properties of obtained aerogel blankets However the pores structure of aerogelparticles played the major role in the transparency or opacity of the blankets The results showed that highcontent of catalyst leads to silica aerogel particles with pore diameter of 22 nm In the presence ofinsufficient water and catalyst incomplete hydrolysis and condensation reactions occurred leading to aweak gel network and more shrinkage during drying step Therefore the aerogel particles with higherdensity and less porosity with smaller pores were produced and resulted in much light scattering Transparency of the aerogel blanket samples synthesized with different molar ratio of the catalysts aresimilar and higher than the neat fibrous layer A decrease in the synthesis temperature from 50 to 30 C ledto particles with xerogel structure low porosity and high density of 0 53 g cm 3 These particles and blanketsexhibited higher light scattering and reflectance Also surface modification conditions considerablyaffected the optical properties of silica aerogel particles and blankets In hydrophilic silica aerogel without
استاد راهنما :
زهرا طالبي مزرعه‌شاهي، هاله خليلي
استاد مشاور :
محمد ذره بيني
استاد داور :
حسين ايزدان، حسن حدادزاده
