اصلاح سطح نانوذرات ایندیم قلع اکسید برای بهبود توزیع آن در ماتریس پلیمری اپوکسی- سیلیکا

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم، گروه علوم پلیمر، صندوق پستی 112-14975

2 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم، گروه پلیمرهای زیست سازگار، صندوق پستی 112-14975

چکیده

در این پژوهش، نانوذرات نیمه‌رسانای ایندیم قلع اکسید (ITO) با استفاده از ترکیب سیلاتی تترامتوکسی سیلان (TMOS) در مجاورت حلال اتانول و کاتالیزور اسیدی در شرایط معین اصلاح شیمیایی سطح شد تا ضمن بهبود برهم‌کنش نانوذرات با ماتریس پلیمری توزیع نانوذرات در ماتریس پلیمری بهتر انجام شود و خواص بهتری به‌دست آید. ماتریس پلیمری اپوکسی- سیلیکا با استفاده از پیش‌ماده‌های آلی- معدنی، 3-گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (GPTMS)  و تترامتوکسی سیلان تهیه شد. اتیلن دی آمین (EDA) به‌عنوان عامل پخت استفاده شد. روش سل - ژل به دلیل مزایای زیاد مانند دمای فراورش بسیار کم، تهیه محصولاتی با خلوص زیاد، کنترل آسان پارامترها و عدم نیاز به تجهیزات گران قیمت به‌کار گرفته شد. در طیف‌سنجی زیرقرمز (FTIR) پیک‌های مشاهده شده مربوط به گروه‌های Si-O-Si و Si-OH وجود گروه‌های سیلانی راروی نانوذرات ITO تأیید کرد. مشاهده پیک پهن در نواحی ابتدایی آزمون XRD مربوط به نانوذرات ITO اصلاح سطح شده ناشی از وجود گروه‌ها و زنجیرهای مولکولی بی‌شکلی است که در اثر اصلاح سطح نانوذرات ITO با گروه‌های سیلانی به‌وجود آمده است. آزمون گرما‌وزن‌سنجی (TGA) نشان داد، نانوذرات ITO اصلاح سطح شده کاهش وزن بیشتری در اثر گرما نشان می‌دهند که به دلیل وجود گروه‌های آلی روی نانوذرات ITO اصلاح سطح شده است. آزمون جدایش، پایداری بیشتر تعلیق نمونه دارای نانوذرات ITO اصلاح شده را به دلیل سازگاری و برهم‌کنش بهتر نانوذرات با ماتریس پلیمری نشان داد. به کمک میکروسکوپ الکترونی پویشی مشاهده شد، نانوذرات ITO اصلاح شده توزیع خوب و یکنواختی در ماتریس پلیمری اپوکسی-  سیلیکا نسبت به پوشش دارای نانوذرات ITO خالص دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Surface Modification of Indium Tin Oxide Nanoparticles to Improve Its Distribution in Epoxy-Silica Polymer Matrix

نویسندگان [English]

  • Mostafa Jafari 1
  • Azam Rahimi 1
  • Parvin Shokrolahi 2
1 Polymer Science Department, Faculty of Science, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
2 Biomaterial Department; Faculty of Science, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

A semiconducting nanoparticle indium tin oxide (ITO) was modified with silane groups and for this purpose trimethoxysilane (TMOS) precursor was used under specific experimental conditions for surface modification of ITO nanoparticles. It is found that the modification of ITO nanoparticles increases the interactions between the filler and the matrix and subsequently improves the distibution of indium tin oxide nanoparticles in the polymer matrix. The epoxisilica polymer matrix was produced using trimethoxysilane and 3-glycidyloxypropyl trimethoxysilane precursors and ethylenediamine (EDA) as curing agent at low temperature by sol-gel process. The sol-gel process was very useful due to its easily controllable process, solution concentration and homogeneity without using expensive and complicated equipments in comparison with other methods. Then, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was employed to study the formation of Si-O-Si and Si-OH groups on ITO nanoparticles. X-Ray diffraction (XRD) technique and thermal gravimetric analysis (TGA) were employed to investigate the modification and weight loss of the modified ITO, respectively, as an indication of the presence of organic groups on these nanoparticles. The separation analyzer tests were performed to check the stability of the nanoparticles suspension and it revealed that due to better interaction of nanoparticles with the polymer matrix the stability of modified ITO suspention is higher than the unmodified sample. The morphology and particle distribution were determined by scanning electron microscopy (SEM). It was found that the distibution of modified indium tin oxide in epoxy-silica polymer matrix was improved in comparison with pure ITO.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanocomposite
  • epoxy- silica
  • ITO nanoparticles
  • surface modification
  • sol- gel