محلول آبگریز پارچه نانو

محلول آبگریز پارچه نانو

نانو پوشش آبگریز بر روی پارچه روشی نوین برای بهبود خواص مختلف عملکردی آن مانند خاصیت ضد باکتریای، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، مقاومت در برابر آب و ایجاد پارچه ضد آب و ضد لک است. نانو مواد و مواد ضد آب کننده پارچه مانند سیلیکات لایه ای ، نانوذرات کربن / نانولوله های کربنی ، نانوسیلیکا ، نانو TiO2 بر پایه پلیمر برای تقویت خواص آبگریزی در پارچه ها مورد استفاده قرار گرفته اند.

در سال ۱۹۹۰ کشف شد که خاصیت تمیز شوندگی برگ نیلوفر آبی به دلیل چگالی بالای برآمدگی های روی آن است. با نگاهی دقیق به سطح برگ نیلوفر آبی ، منحصر به فرد بودن ساختار آن نشان دهنده آن است که ترکیبی از سطح نانو و میکرو به همراه برخی از عوامل کاهش دهنده کشش سطحی اجازه نمی دهد که هیچ مولکول آبی روی سطح برگ جذب شود . این پدیده به عنوان “اثر برگ نیلوفر آبی” شناخته می شود. به دلیل داشتن ساختار نانو، قطرات آب روی نانو ساختارها می نشیند و از سطح برگ می غلتد و گرد و غبار را هنگام حرکت از بین می برد. سطوح ابر آبگریز با تقلید از چنین نانوساختارها توجه محققان را به تقلید از این خاصیت سطحی روی پارچه برای تولید پارچه ضد آب و لک و دفع کننده روغن و برای کاربردهای خاص مانند بادبان یا پارچه های پناهگاه جلب کرده است. با استفاده از روشهای مختلف ضد آب کردن پارچه از جمله روش سل-ژل ، روش ترکیبی آلی / معدنی ، روش CVD ، روش الکتروشیمیایی ، روش برجسته سازی ، روش پلاسما ، روش جداسازی فاز ، قالب و غیره می توان سطوح نانو روبش شده فوق هیدروفوبیک را تهیه کرد. فرآیند دیگری برای فوق آبگریز کردن سطوح وجود دارد. سطوح سیلیس روی شیشه با اضافه کردن پلیمر پلی پروپیلن گلیکول (PPG) به پیش ساز سیلیس و متعاقباً ، حذف PPG در ۵۰۰ درجه سانتیگراد بدست می آید. اما این فرآیند به دلیل دمای زیاد عملیاتی، نمی تواند روی سطح پارچه مورد نظر برای ضد آب کردن اعمال شود. سطوح پنبه ای فوق آبگریز با استفاده از روش sol-gel بر اساس نانوذرات سیلیس و عامل اتصال جفت کوارنر آمونیوم کواترنر (PFSC) با کوپلر پرفلوروکلتیله تهیه شده است. در این تکنیک، ویژگی های نانوساختار شدن و کاهش انرژی سطح با کمک دو خاصیت که از برگ نیلوفر آبی تقلید می کنند به سطح اضافه شدند.

محلول آبگریز پارچه مایعی است که بر پایه نانو پودر سیلیکونی تولید شده است. این محلول به روش اسپری یا غوطه وری روی پارچه اعمال می شود. سطوح پارچه در دمای اتاق با نازل های مختلف پوشش داده می شود. با توجه به اندازه گیری های زاویه تماس و تجزیه و تحلیل سطح پارچه روکش شده با استفاده از تصاویر  SEM، سطوح پارچه پوشش داده شده، زاویه تماس بین ۱۲۶ تا ۱۴۶ درجه را از خود نشان می دهد و ذرات SiO2 به الیاف پارچه با قدرت چسبندگی مناسبی، متصل می شوند و پارچه ضد آب و لک بدست می آید.

نگهداری و بهبود خصوصیات فعلی و ایجاد خواص جدید از مهمترین دلایل برای آبگریز کردن پارچه است. محلول آبگریز پارچه که از لحاظ شیمیایی یا فیزیکی با کربن سیلیس اصلاح شده باشد و دارای قطر ذرات کوچکتر از ۵۰ نانومتر باشد باعث تغییر چند برابری خصوصیات فیزیکی-مکانیکی ، نوری ، الکتریکی و بیولوژیکی پارچه می شود. روش های مختلفی برای آماده سازی منسوجات آبگریز از جمله پوشش با موم پارافین ، تصفیه سطح فیبر با ترکیبات پیریدینیوم ، رزین سیلیکون یا فلوروکربن وجود دارد. در حال حاضر فلوروشیمیایی ها به دلیل برتری خواص دفع آب خود، بیشترین توجه را به خود جلب کرده اند. به طور معمول ، زاویه تماس آب بین ۱۲۰ تا ۱۳۰ درجه با استفاده از فلوروشیمیایی قابل دستیابی می‌باشد. اصلاح سطح به منظور آبگریز کردن پارچه با استفاده از روش سل-ژل و محلول آبگریز پارچه به عنوان یک روش جایگزین نیز معرفی می شود. پوششهای نانوکامپوزیتی غیر آلی-آلی هیبریدی با استفاده از واکنشهای سل-ژل تولید می شود. خاصیت آبگریزی با شاخص زاویه تماس آب بالاتر از ۱۴۰ درجه مشخص می شود و به دو عامل اصلی : (الف) تغییر هندسه سطح از سطح صاف به سطح خشن و (ب) خصوصیات آبگریز سطح زبر وابسته است.

خیس شوندگی سطوح با مایعات یکی از خواص مهم مواد است که توسط ترکیب شیمیایی و هندسه سطح کنترل می شود. سطوح فوق آبگریز که دارای زاویه تماس با آب ۹۰ درجه هستند به دلیل اهمیت آنها در کاربردهای صنعتی مورد توجه قرار گرفته اند. به دلیل تماس حداقلی آنها با آب ، واکنشهای شیمیایی یا تشکیل پیوند از طریق آب برای سطوح فوق آبگریز محدود است. بنابراین ، انتظار می رود پدیده های مختلف مخرب در چنین سطوحی مهار شوند ، به عنوان مثال ، برف ، چسبندگی ، آلودگی ، انتقال بیماری و هدایت جریان های مختلف مخرب. اخیرا با افزایش تقاضا برای مواد کاربردی که نمی توانند در برابر درجه حرارت بالا مقاومت کنند ، از جمله پارچه و پلاستیک ، کنترل خیس شدن سطح از طریق فرآیند دما پایین بسیار مهم است. اصلاح سطح با خواص آبگریزی با استفاده از روش sol-gel طی سالهای اخیر مورد بررسی قرار گرفته است. اگرچه واکنش های ساده سل ژل معمولاً منجر به تشکیل مواد آمورفی می شوند ، اما خود سازماندهی مولکول های ارگانوسیلان فرصتی را برای ایجاد مواد ترکیبی مرتب شده با خصوصیات آبگریز فراهم می کند.

تشکیل سطوح فوق هیدروفوبیکی غیر فلوئوره در دماهای پایین برای ساخت پوشش های سازگار با محیط زیست بر روی بسترهایی با مقاومت در برابر حرارت کم، اهمیت زیادی دارد. شفافیت و دوام پوشش های ایجاد شده بر روی سطوح، جزء ویژگی های مهم منسوجات است. دوام پوشش های ضد آب و لک پس از شستشو، به ویژه برای آنهایی که بر روی پنبه اعمال می شوند، همچنان یک چالش محسوب می شود، زیرا معمولاً به منظور احیا و ابقا خواص آبگریز، مراقبت های پس از اعمال نانو پوشش آبگریز مورد نیاز است.

مشاهدات SEM به منظور ارزیابی مورفولوژی الیاف پس از اعمال روش اسپری انجام می شود. هنگامی که الیاف به صورت لایه ای اسپری می شوند، سطح آنها پوشانده می شود و پوشش سیلیس در سطح الیاف پارچه خشن و دانه ای ظاهر می شود. به طور کلی ، می توان نتیجه گرفت که روش اسپری باعث ایجاد پوشش ضد آب یکدست با فشردگی بالا بر روی الیاف پارچه و منسوجات آبگریز می‌شود.