تاثیر شرایط محیطی بر خواص سطحی نانو ذرات عامل دار شده با ۳-گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (GPTMS)

از دیدگاه کاربردی، انتخاب شرایط پوشش دهی نقش تعیین کننده ای در فعال یا غیرفعال ماندن گروه های اپوکسی موجود در ساختار GPTMS دارد. استفاده از محیط اتانولی خنثی موجب حفظ حلقه اپوکسی و تداوم قابلیت واکنش پذیری سطحی می شود، در حالی که محیط اسیدی–آبی تمایل بیشتری به باز شدن حلقه اپوکسی و تشکیل گروه های هیدروکسیل دارد که در نتیجه سطحی با خواص آبگریزی متفاوت و شبکه ای ایجاد می کند. کنترل این رفتار می تواند در طراحی پوشش های هیبریدی، بهبود چسبندگی لایه ها و کنترل رفتار تجمعی نانوذرات سیلیکا مورد استفاده قرار گیرد. نوآوری پژوهش حاضر در بررسی هم زمان اثر شرایط پوشش دهی (نوع حلال و pH) بر وضعیت شیمیایی گروه اپوکسی GPTMS و ارتباط آن با نتایج پتانسیل زتا است. برای درک بهتر تغییرات ساختاری و شیمیایی سطح، از آزمون های FTIR برای شناسایی گروه های عاملی، SEM برای بررسی مورفولوژی و یکنواختی پوشش، و TGA برای ارزیابی پایداری حرارتی و میزان مواد آلی متصل شده به سطح نانوذرات استفاده شد. نتایج نشان داد که در محیط اتانولی خنثی حلقه اپوکسی عمدتا بسته باقی می ماند و قابلیت واکنش پذیری سطح حفظ می شود، در حالی که در محیط آبی–اتانولی اسیدی (pH ≈ ۳.۵) باز شدن حلقه اپوکسی و تشکیل گروه های هیدروکسیل موجب کاهش بار سطحی، خنثی شدن پتانسیل زتا و تغییر رفتار سطحی نانوذرات می گردد. داده های FTIR حضور باندهای مربوط به گروه های Si–O–Si و Si–OH را در نمونه های اسیدی تایید کردند، در حالی که نمونه های تهیه شده در محیط خنثی ویژگی های اپوکسی حفظ شده را نشان دادند. همچنین، تصاویر SEM یکنواختی بیشتر و تجمع کمتر ذرات در شرایط خنثی را نسبت به محیط اسیدی آشکار ساختند. نتایج TGA نیز نشان داد که در محیط خنثی، درصد بالاتری از مواد آلی پایدار باقی می ماند که بیانگر پایداری بالاتر پیوندهای سیلان–سطحی در این شرایط است.

Keywords:

نانوذرات سیلیکا , GPTMS , آب دوستی , آبگریزی , حلقه اپوکسی , پتانسیل زتا