شماره راهنما :
1719 دكتري
پديد آورنده :
برهاني اصفهاني، شيدا
عنوان :
ساخت و مشخصه‌يابي پوششهاي نانوكامپوزيت پايه سيليكوني براي حفاظت از كاشي‌كاري‌هاي نماي بيروني در بناهاي تاريخي- فرهنگي
گرايش تحصيلي :
مهندسي مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، [137] ص،: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حميدرضا سليمي جزي، محمدحسين فتحي
استاد مشاور :
بهنام پدرام، مهشيد خرازيها، امير ارشاد لنگرودي
توصيفگر ها :
پوشش , حفاظت , كاشي , نانوكامپوزيت پايه سيليكوني , تترااتوكسي‌سيلان , پليديمتيلسيلوكسان , نانوذرات هسته/پوسته تيتانيا/سيليس , آبگريزي , جذب پرتوي فرابنفش
استاد داور :
فتح‌الله كريم‌زاده، بهروز موحدي، رحمت‌الله عمادي
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/02/11
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/02/13
چكيده فارسي :
چكيده هدف از انجام پژوهش حاضر طراحي تهيه و ارزيابي پوششي آبگريز و جاذب پرتوي فرابنفش نور خورشيد براي حفاظت از مصالح بهكار رفته در نماي خارجي ابنيه فرهنگي تاريخي و بهطور خاص آثار كاشيكاري بود در راستاي تالش براي حفاظت از محيط زيست تالش شد از كاتاليستها حاللها و مواد فعال در سطح رايج و سمي استفاده نشود با توجه به گسترش استفاده از نانوكامپوزيتها و پليمرهاي سيليكوني در امر حفاظت پوششي از جنس نانوكامپوزيت پايه سيليكوني ميتوانست انتخاب مناسبي براي اين هدف باشد براي تهيه اين نانوكامپوزيت از تركيبات سيليكوني و نانوذرات هسته پوسته تيتانيا سيليس بهعنوان مواد سازنده اصلي استفاده شد سيليس اصالح شده با پيوندهاي آلي براي ايجاد تركيب اصلي زمينه و نانوذرات براي ايفاي نقش تقويتكننده زمينه بهكار رفتند روش بهكار گرفته شده براي تهيه نانوكامپوزيتها روش سل ژل بود كه روشي رايج در خلق پوششهاي آبگريز پايه سيليكوني است براي ساخت زمينه از پليديمتيلسيلوكسان منتهيبههيدروكسي و تترااتوكسيسيالن استفاده شد تا با تلفيق پليديمتيلسيلوكسان و سيليس حاصل از هيدروليز و تراكم تترااتوكسيسيالن زمينهاي هيبريدي سيليكوني ايجاد شود از ميان نانوذراتي كه بيشتر در ساخت نانوكامپوزيتها بهكار ميروند نانوذرات تيتانيا با ساختار كريستالي آناتاس انتخاب شدند اين ذرات جاذب پرتوي فرابنفش هستند و ميتوانند با افزايش زبري زمينه به افزايش آبگريزي كمك مينمايند بهمنظور كنترل ويژگي فوتوكاتاليستي تيتانيا كه ميتواند سبب تخريب پيوندهاي آلي در زمينه گردد و با هدف ايجاد حايل بين ذ رات فوتوكاتاليست و زمينه مبادرت به تهيه نانوذرات هسته پوسته تيتانيا سيليس شد تركيبات تهيه شده شامل زمينه هيبريدي سيليكوني و نانوكامپوزيت حاصل از افزودن نانوذرات هسته پوسته تيتانيا سيليس به اين زمينه به دو روش غوطهوري و ريختن قطرهقطره روي سطح الم و كاشي قديمي پوشش داده شدند خواص تركيبات تهيه شده با استفاده از آزمونها و تكنيكهايي مانند طيفسنجي فروسرخ تبديل فوريه پراش پرتوي ايكس اندازهگيري پتانسيل زتا پراكندگي نور پويا و ميكروسكوپهاي الكتروني روبشي و عبوري بررسي و ارزيابي شدند همچنين رفتار فوتوكاتاليستي نانوذرات هسته پوسته تيتانيا سيليس و زاويه تماس قطرات آب بر سطوح الم و كاشي قبل و بعد از اعمال پوشش بررسي و اندازهگيري شد نتايج حاكي از آن بود كه با اضافه كردن پليديمتيلسيلوكسان به تترااتوكسيسيالن با نسبت وزني 12 به 18 در مخلوط اوليه ميتوان بدون افزودن حاللها و كاتاليستهاي بسيار سمي از اورموسيلهاي تهيه شده به پوششي شفاف و آبگريز دست يافت آزمون طيفسنجي فروسرخ تبديل فوريه تشكيل پيوندهاي Si O Si را در نمونهها و وجود پيوندهاي Ti O Si را در محصول فرايند ساخت هسته پوسته تيتانيا سيليس تأييد كرد تشكيل سيليس بيشكل طي فرايندها از الگوهاي پراش پرتوي ايكس استنتاج گرديد اين الگوها همچنين نشان دادند تيتانيا ساختار آناتاس خود را حفظ كرده و پس از عمليات جداسازي نانوذرات آگلومره شده و تشكيل هسته پوسته تيتانيا سيليس تغييري در ساختار آن ايجاد نشده است تصاوير ميكروسكوپ الكتروني عبوري از نانوذرات هسته پوسته تيتانيا سيليس تشكيل پوستهاي پيوسته با ضخامت كمتر از 1 نانومتر را تأييد نمود بهترين تركيب براي دستيابي به پوششي نانوكامپوزيت شفاف آبگريز و تا حدي جاذب پرتوي فرابنفش تركيبي محتوي 12 درصد وزني پليديمتيلسيلوكسان و حدود 121 1 درصد وزني نانوذرات هسته پوسته تيتانيا سيليس ميباشد كلمات كليدي پوشش حفاظت كاشي نانوكامپوزيت پايه سيليكوني تترااتوكسيسيالن پليديمتيلسيلوكسان نانوذرات هسته پوسته تيتانيا سيليس آبگريزي جذب پرتوي فرابنفش
چكيده انگليسي :
Synthesis and Characterization of Silicone based Nanocomposite Coatings for Conservation of Tileworks in the Exterior Facades of Historical and Cultural Buildings Sheida Borhani Esfahani sheidaborhani@gamil com Date of submission April 30 2021 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan Iran1st Supervisor Dr Hamidreza Salimi Jazi hrjazi@ cc iut ac ir2st Supervisor Dr Mohammadhossein Fathi fathimh@ymail com1st Advisor Dr Behnam Pedram 2nd Advisor Dr Mahshid Kharaziha 3nd Advisor Dr Amir Ershad Langroudi Department Graduate Program Coordinator Dr Mahshid Kharaziha Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan Iran Department of Conservation of Historical Monuments Isfahan University of Art Isfahan Iran Faculty of Polymer Processing Iran Polymer and Petrochemical Institute Tehran Iran Abstract The purpose of the current research was the preparation and evaluation of an ultraviolet absorbing hydrophobiccoating to protect the tiled facade of cultural historical buildings For environmental protection purposes usingcommon but was avoided as far as possible A silicone based nanocomposite coating was chosen for this purpose Main reactants included Hydroxy terminated polydimethylsiloxane tetraethoxysilane and titania nanoparticlesin anatase crystalline structure The two silicones were used to form a hydrophobic hybrid silicone matrix namedOrganically Modified Silicate ORMOSIL and Titania nanoparticles were used to synthesize Titania Silicacore shell nanoparticles which played the role of reinforcing agent and could be ultraviolet absorbent as well Nanocomposite components were prepared by sol gel process The ormosils and nanocomposites were applied onmicroscopic slides and pieces of historical tile Properties of prepared materials were characterized by techniqueslike FTIR XRD Zeta potential measurement DLS TEM SEM water contact angle measurements andphotocatalytic activity tests The results revealed that the best composition for obtaining a transparent hydrophobic and somewhat UV absorbing nanocomposite coating without using highly toxic materials contained20 wt of polydimethylsiloxane and about 0 025 wt of Titania Silica core shell nanoparticles Keywords Coating Silicone Titania Silica core shell Nanoparticles Nanocomposite Hydrophobicity UV absorbing IntroductionHistorical and cultural buildings of countries are significant parts of the world cultural heritageand need to be conserved Conservation of cultural heritage is an interdisciplinary field ofscience and surface engineering is one of the most useful sciences in conservation since mostdamaging factors start their activity from the surface of materials and creating protectivecoatings on the surface of historical buildings and objects can slow down the rate of their decay Due to the effective role of water and ultraviolet radiation in the deterioration of buildingmaterials hydrophobicity and UV absorption seem to be essential features for such coatings 1 2 In recent decades using polymer based nanocomposites has received special attention in thefield of conservation and restoration Amongst the most efficient nanocomposites are thoseones containing oxide nanoparticles in a silicone polymer matrix mostly created bytetraethoxysilane TEOS During the sol gel process this silane converts to a silica networkwhich is compatible durable and colorless but prone to cracking during the drying of the silicagel An approach employed by some researchers Like Kapridaki et al Kapridaki 2013 3 Mosquera et al Mosquera 2010 4 and Li et al Li 2013 5 to overcome this drawbackis the addition of a silicone based oligomer such as polydimethylsiloxane PDMS to thesystem and the creation of a hybrid inorganic organic material called organically modified
استاد راهنما :
حميدرضا سليمي جزي، محمدحسين فتحي
استاد مشاور :
بهنام پدرام، مهشيد خرازيها، امير ارشاد لنگرودي
استاد داور :
فتح‌الله كريم‌زاده، بهروز موحدي، رحمت‌الله عمادي
