اخیرا ایجاد قابلیت آبگریزی و خود تمیز شوندگی در رنگ های ساختمانی مخصوصا رنگ های اکریلیک که در نمای بیرونی مورد استفاده قرار می گیرند، مورد توجه صنعت ساختمان سازی قرار گرفته است. استفاده از رنگ های آبگریز در نمای ساختمان ها، در دراز مدت کمک بزرگی به پاکیزه نگه داشتن نمای ساختمان کرده و هزینه نگهداری بنا را کاهش می دهد. زمانیکه پوشش نمای ساختمان آبگریز می گردد، قطرات آب باران حین لغزش روی نمای ساختمان آلودگی ها و غبارات را شستشو می دهد. به تازگی ایجاد ویژگی آبگریزی در رنگ های آکریلیک با استفاده از نانو اکسید روی آبگریز امکان پذیر شده است که در این مقاله به آن می پردازیم.
خاصیت آبگریزی
بطور کلی آبگریز بودن سطوح مزایای زیادی دارد که عبارتند از:
افزایش مقاومت سطوح در برابر خوردگی،
افزایش مقاومت سطح در برابر یخ زدگی،
خود تمیز شونده شدن سطح و قابلیت جدایش روغن و آب
که همه این مزایا کاربرد های زیادی در صنایع مختلف پیدا کرده اند. بعنوان مثال، خاصیت ضد یخ زدگی (Anti Icing) که ناشی از آبگریز کردن سطح می باشد اهمیت زیادی در هوای سرد دارد. زمانیکه ماشین آلات تحت هوای سرد قرار می گیرند رطوبت موجود در سطوح آنها یخ زده و عملکرد آنها مختل می گردد. آبگریز بودن سطح، یخ زدن آن را به تاخیر انداخته، جدایش رطوبت یخ زده در سطوح را امکان پذیر کرده و نتیجتا راه اندازی ماشین آلات در هوای سرد را تسهیل می کند. خاصیت آبگریزی در پوشش های ساختمانی نه تنها از تخریب پوشش جلوگیری می کند بلکه قابلیت خود تمیز شوندگی به آنها نیز می بخشد. آب در تماس با سطح آبگریز از زاویه تماس بالایی برخوردار است که همین موضوع باعث می شود تا قطرات آب روی سطح بلغزند. لغزش و حرکت قطره آب روی سطح باعث می شود تا آلودگی ها و غبارات موجود درسطح شستشو داده شده و حذف گردند. هرچه زاویه تماس (Contact Angle) بیشتر باشد به این معنیست که سطح کمتری از قطره آب با سطح آبگریز تماس داشته که این امر نشان دهنده بالا بودن خاصیت آبگریزی سطح می باشد.
(شماتیک قطره آب قرار گرفته روی سطوح آب دوست، آب گریز، سوپر آب گریز زاویه تماس آن با این سطوح)
نانو اکسید روی آب گریز و رنگ های ساختمانی
در سال 2021، پژوهشی انجام شد تا عملکرد نانو اکسید روی آبگریز در آبگریز شوندگی رزین پایه آب اکریلیک (این رزین در تولید رنگ های ساختمانی کاربرد دارد) بررسی شود. برای این منظور، ابتدا نانو ذرات اکسید روی توسط ماده آبگریز کننده پوشش داده شدند. از HDTMS (Hexadecyltrimethoxysilane) که یکی از ترکیبات سیلانی می باشد بعنوان ماده آبگریز کننده استفاده گردید. پس از اتمام آماده سازی نانو اکسید روی آبگریز، ذرات با محلول آب – استون ترکیب شده و سوسپانسیونی از نانو ذرات آبگریز به دست آمد. سوسپانسیون حاصل شده با رزین اکریلیک ترکیب و به خوبی همزده شد تا نانو ذرات در سرتاسر رزین توزیع شوند. در نهایت رزین روی زیرلایه ای از جنس آلومینیوم اسپری شد و پوششی یکنواخت حاصل گردید. پوشش پس از خشک شدن مورد بررسی قرار گرفت تا رفتار آبگریزی آن مشخص شود.
نتایج به دست آمده از بررسی های نشان دادند که نه تنها استفاده از نانو اکسید روی آبگریز در رزین اکریلیک منجر به آبگریز شدن رزین شده است بلکه سطحی که توسط رزین پوشش دار شده از رفتار آبگریزی بالایی نیز برخوردار است. مشخص گردید که نسبت بهینه نانو اکسید روی آبگریز به رزین اکریلیک برابر با 4 به 1 می باشد. درصورتیکه مقدار رزین بیش از حد باشد نانو ذرات توسط رزین احاطه شده و قرار گیری آنها در سطح پوشش امکان پذیر نمی گردد و در چنین شرایطی رفتار آبگریزی مشاهده نخواهد شد. نتایج بعدی نشان دادند که هر چه مقدار ماده آبگریز کننده برای پوشش دار کردن نانو ذرات بیشتر باشد رفتار آبگریزی پوشش اعمال شده بر سطح نیز قوی تر خواهد شد. زاویه تماس قطره آب قرار گرفته روی پوشش شاهد (پوششی که در آن نانو اکسید روی به کار نرفته بود) برابر با 37 درجه بوده در حالیکه زاویه تماس قطره آب روی پوشش حاوی نانو اکسید روی برابر با 168 درجه می باشد. این نتایج نشان دهنده افزایش زاویه تماس قطره آب با حضور نانو اکسید روی در پوشش و ایجاد رفتار آبگریزی مطلوب است.
نتیجه گیری
بر اساس نتایج به دست آمده از پژوهش ذکر شده، مشخص است که نانو اکسید روی آبگریز گزینه ای مطلوب برای ایجاد خاصیت آبگریزی در پوشش ها و رنگ های ساختمانی می باشد. علاوه بر این موضوع، نانو اکسید روی دارای رفتار فوتوکاتالیستی و آنتی باکتریالی قوی است که این ویژگی ها می توانند کیفیت پوشش های ساختمانی را به مراتب تقویت نمایند. نانو اکسید روی آبگریز تولید شده در آرمان نانو فناور رابین از زاویه تماس بالایی برخوردار بوده و برای تولید کنندگان رنگ ها و پوشش های ساختمانی آبگریز و همچنین فعالان حوزه ساختمان سازی در دسترس می باشد.
مطلب پیشنهادی جهت مطالعه بیشتر:
منابع