ISSN (E): 2992-9148 SJIF 2024 = 5.333
ResearchBib Impact Factor: 9.576 / 2024
VOLUME-3, ISSUE-7
6
KREMNIYORGANIK QOPLAMALAR YORDAMIDA MATO VA
CHARMGA ISHLOV BERISH: FIZIK-KIMYOVIY XOSSALARI VA
FUNKSIONAL SAMARADORLIGI
Usanova Farzona Beknazar qizi
Termiz davlat universiteti
Kimyo fakulteti talabasi
ANNOTATSIYA:
Ushbu maqolada zamonaviy kremniyorganik birikmalardan,
xususan, polidimetilsiloksan (PDMS) va sol-gel usulida sintez qilingan silanlardan
foydalanilgan holda mato va charm sirtlariga ishlov berish orqali ularning himoya
xossalarini oshirish texnologiyasi yoritilgan. Tajribalar davomida qoplangan
namunalarning gidrofobligi, changga chidamliligi va olovbardoshligi o‘lchab borildi.
Yuzaning kontakt burchagi, termogravimetrik tahlil (TGA), SEM mikrotuzilma tahlili
va chang sinovlari asosida baholash olib borildi. Natijalar kremniyorganik
qoplamalarning sirtga yaxshi yopishishini, barqarorlikni va yuqori darajada himoya
xususiyatlarini ta’minlashini ko‘rsatdi.
Kalit so‘zlar
:
kremniyorganik birikma, PDMS, sol-gel, gidrofoblik, SEM, TGA,
charm, mato, olovbardoshlik
1. KIRISH
: Zamonaviy sanoatda materiallarga qo‘yiladigan talablar tobora
murakkablashib bormoqda. Ayniqsa, mato va charm kabi yumshoq substratlarga
issiqlik, namlik va chang ta’siriga chidamli qoplamalar qo‘llash dolzarb
muammolardan biri hisoblanadi. An’anaviy usullar, ko‘pincha, qisqa muddatli
samaradorlikka ega bo‘lib, ekologik jihatdan xavf tug‘diradi.
Kremniyorganik qoplamalar esa bu borada o‘zining yengilligi, kimyoviy inertligi va
yuqori haroratga chidamliligi bilan e’tiborni tortmoqda. Ushbu maqolada ushbu
qoplamalarning mato va charmga ta’siri tajribaviy asosda o‘rganilgan.
2.
NAZARIY
ASOSLAR
:
Kremniyorganik
birikmalar,
ayniqsa
polidimetilsiloksan (PDMS), o‘zining gidrofoblik va issiqlikka chidamliligi bilan
mashhur. Ularning asosiy tuzilmasi Si–O–Si zanjirlaridan iborat bo‘lib, –CH₃ guruhlar
suv molekulalari bilan o‘zaro ta’sirga kirishmaydi.
Sol-gel usuli esa tetraetoksisilan (TEOS) yoki metiltrietoksisilan (MTES) kabi
prekursorlardan foydalanib, nanoqoplama hosil qilish imkonini beradi. Bu qatlamlar
suvni sirg‘anib tushishini ta’minlaydi (kontakt burchagi >120°), hamda olovga
chidamlilikni oshiradi.
ISSN (E): 2992-9148 SJIF 2024 = 5.333
ResearchBib Impact Factor: 9.576 / 2024
VOLUME-3, ISSUE-7
7
Asosiy fizik-kimyoviy mezonlar: Kontakt burchagi (CA)
— sirtning
gidrofobligini ifodalaydi.
Termogravimetrik tahlil (TGA)
— haroratga nisbatan
massaning o‘zgarishini o‘lchaydi.
SEM mikroskopiya
— sirtning mikrostrukturasini
o‘rganish imkonini beradi.
.
3. EKSPERIMENTAL QISM:
Mazkur tadqiqotda mato va charm sirtlariga
kremniyorganik qoplamalar — xususan, polidimetilsiloksan (PDMS) va sol-gel
asosidagi silan qoplamalari bilan ishlov berish texnologiyasi ishlab chiqildi.
Eksperimentlar tizimli ravishda olib borildi va har bir bosqichda fizik-kimyoviy
parametrlar qat’iy nazorat qilindi. Quyida tajribaning har bir bosqichi batafsil bayon
etiladi.
3.1. Ishlatilgan materiallar va reagentlar
Komponent
Tavsifi
Manba
Mato namunasi
100% paxtadan tayyorlangan
oq rangli to‘qima
Mahalliy tekstil ishlab
chiqaruvchi
Charm namunasi
Tabiiy mol terisidan
tayyorlangan charm
O‘zbekiston charm sanoati
mahsuloti
PDMS
(polidimetilsiloksan)
99.5% sof, past viskoziteli
(350 cSt)
Sigma-Aldrich, AQSh
TEOS (tetraetoksisilan)
Sol-gel sintezi uchun asosiy
prekursor
Merck, Germaniya
Etanol (C₂H₅OH)
Erituvchi va gidroliz muhiti
uchun
Analitik toza, 96%
HCl (xlorid kislotasi)
pH muvozanatini sozlash
uchun katalizator
0.01 M eritma, lab.
sharoitida tayyorlangan
Distillangan suv
Gidroliz jarayoni uchun
Laboratoriya tayyorlagan
3.2. Sol-gel kompozitsiyasini tayyorlash usuli
: Sol-gel usulida qoplama sintez
qilish uchun quyidagi tartibda reaksion muhit tayyorlandi:
Prekursor aralashmasi tayyorlash:
TEOS:Etanol:distillangan suv:0.01 M HCl
nisbatda (1:4:1:0.01) aralashtirildi.
Gidroliz va kondensatsiya bosqichi:
Aralashma 24 soat davomida 25°C da
aralashtirib turgan holda saqlandi. Ushbu sharoitda TEOS molekulalari gidrolizga
uchrab, Si–OH guruhlarga aylanishi hamda keyinchalik ularning o‘zaro
kondensatsiyasi natijasida Si–O–Si zanjiri hosil bo‘ladi.
Reaksiya tenglamasi:
ISSN (E): 2992-9148 SJIF 2024 = 5.333
ResearchBib Impact Factor: 9.576 / 2024
VOLUME-3, ISSUE-7
8
Si(OC
2
H
5
)
4
+4H
2
O=Si(OH)
4
+4C
2
H
5
OH
Si(OH)4=Si–O–Si
+
2H
2
O
Yashil sol-gel eritmasi qoplama uchun tayyor bo‘ladi.
3.3. PDMS eritmasini tayyorlash
: PDMS (10 wt%) 96% li etanolga qo‘shilib,
magnitli aralashtirgichda 30 daqiqa davomida homogen eritma holiga keltirildi. PDMS
molekulalari yuqori gidrofoblikka ega bo‘lib, sirtga yaxshi yopishadi.
3.4. Namunalarga ishlov berish
: Namunalarga ishlov berish quyidagi
bosqichlarda olib borildi: Mato va charm namunalar 2×2 sm o‘lchamda tayyorlandi.
Har bir namuna alohida eritmaga 5 daqiqa davomida botirildi (immersiya metodi).
Namuna eritmadan olib quritishdan oldin ortiqcha suyuqlik olib tashlandi. Quritish
80°C da konveksiya pechida 1 soat davomida amalga oshirildi. Natijada sirtga qattiq,
yupqa va barqaror kremniyorganik qatlam hosil bo‘ldi.
3.5. Baholash usullari va texnik vositalar
3.5.1. Kontakt burchagi (CA) o‘lchovi
: Sirtning gidrofobligini baholash uchun
suyuqlik–yuzaga tegish burchagi o‘lchandi. Tomchi (5 μL distillangan suv) sirtga
joylashtirilib, kamera yordamida kontakt burchagi aniqlandi. O‘lchov
KRÜSS DSA-
25
qurilmasida olib borildi. Gidrofob sirtlar uchun bu burchak 100° dan yuqori bo‘lishi
kutiladi.
3.5.2. SEM mikroskopiya
: Qoplangan sirtlarning mikrostrukturasi
JEOL
JSM-6390LV
elektron mikroskopda 5000× gacha kattalashtirishda tahlil qilindi.
Qoplamaning bir hil tarqalganligi va mikro-g‘ovaklik darajasi aniqlashga harakat
qilindi.
3.5.3.
TGA
(termogravimetrik
analiz)
:
Materiallarning
haroratga
chidamliligini aniqlash uchun
TA Instruments Q50
TGA qurilmasi yordamida 25°C
dan 600°C gacha 10°C/min tezlikda qizdirildi. Massaning kamayish bosqichlari
bo‘yicha degradatsiya temperaturasi baholandi.
3.5.4. Chang sinovi (partikula akkumulyatsiyasi)
: Qoplangan va
qoplanmagan namunalarning changni qay darajada tortishini baholash uchun sun’iy
chang kamerasida 48 soat davomida namoyon sinov o‘tkazildi. So‘ng namunalar
fotosuratga olinib, chang miqdori vizual va massaviy tahlil orqali baholandi.
4.
NATIJALAR
VA
MUHOKAMA
:
Mazkur
tadqiqot
doirasida
kremniyorganik qoplamalarning mato va charm yuzalariga ta’siri har tomonlama tahlil
qilindi. Baholashda kontakt burchagi, termogravimetrik tahlil (TGA), skanerlovchi
elektron mikroskopiya (SEM) va changga chidamlilik sinovlari asosiy mezonlar
sifatida tanlab olindi. Har bir parametr bo‘yicha kuzatilgan natijalar quyida tafsilotlari
bilan muhokama qilinadi.
ISSN (E): 2992-9148 SJIF 2024 = 5.333
ResearchBib Impact Factor: 9.576 / 2024
VOLUME-3, ISSUE-7
9
4.1. Gidrofoblik xossasi (Kontakt burchagi tahlili)
: Kontakt burchagi (CA)
sirtning suvni qay darajada itarishini o‘lchovchi muhim fizik parametrdir. Qanchalik
katta bo‘lsa, sirt shunchalik gidrofob hisoblanadi. Tadqiqotda quyidagi qiymatlar qayd
etildi:
Namuna turi
Kontakt burchagi (°)
Nazorat (qoplamasiz)
78 ± 2
PDMS bilan qoplangan
121 ± 3
Sol-gel bilan qoplangan
137 ± 2
PDMS + Sol-gel qoplama
143 ± 2
Tahlil:
PDMS molekulalari sirtga joylashgach, metil guruhlar (–CH₃) tufayli
suv molekulalarini qaytaradi. Sol-gel qoplamasida esa nano-g‘ovaklik va
mikroto‘lqinli tuzilma hosil bo‘lib, bu “lotus effekti”ni ta’minlaydi. Eng yuqori
burchak PDMS + Sol-gel kombinatsiyasida kuzatildi, bu esa ikki komponentning
sinergik ta’sirini tasdiqlaydi.
4.2. Termogravimetrik tahlil (TGA)
: TGA yordamida harorat oshgan sari
namunadagi massaning kamayishi qayd qilindi. Bu orqali qoplamaning issiqlikka
chidamliligi baholandi.
Namuna turi
Degradatsiya boshlanishi
(°C)
To‘liq parchalanish
(°C)
Nazorat
150
270
PDMS bilan qoplangan
300
430
Sol-gel bilan qoplangan
350
520
PDMS + Sol-gel
qoplama
370
550
Tahlil:
Oddiy mato yoki charm 150°C atrofida buzila boshlaydi. PDMS va sol-
gel qoplamalar esa sirtni issiqlikdan himoya qiladi, ayniqsa sol-gel tuzilmasida Si–O–
Si bog‘lari yuqori haroratda ham barqaror bo‘lib qoladi. Kombinatsiyalangan namuna
550°C gacha termostabil bo‘ldi.
ISSN (E): 2992-9148 SJIF 2024 = 5.333
ResearchBib Impact Factor: 9.576 / 2024
VOLUME-3, ISSUE-7
10
4.3. SEM mikroskopik tahlili
: Elektron mikroskop yordamida namunalar
sirtining mikrostrukturasini tahlil qilish orqali qoplamalarning tarqalish sifati, bir hil
qatlam shakllanishi va sirt tuzilmasining notekisligi aniqlandi.
Natijalar: Nazorat namunasi:
silliq, notekislik yo‘q, tabiiy tolalar ko‘rinadi.
PDMS
bilan qoplangan:
yupqa, silliq qatlam ko‘rinadi, tolalar yopilgan.
Sol-gel bilan
qoplangan:
g‘ovak va noaniq struktura, sirt ko‘proq mikro-tuzilmaga ega
. PDMS +
Sol-gel:
eng ko‘p notekislik, nano-g‘adir-budir tuzilma, bu esa suv tomchilarini
sirg‘anishiga sabab bo‘ladi.
Xulosa:
Nano-g‘ovakli tuzilma suv tomchilari va chang zarrachalarining
yopishmasligi uchun juda qulay muhit yaratadi. Ayniqsa kombinatsiyalangan
qoplamada bu xususiyat yaqqol namoyon bo‘ldi.
4.4. Changga chidamlilik testi:
Namunalar sun’iy chang muhitiga 48 soat ta’sir
qildirilgach, vizual tahlil va massaning ortishi asosida chang to‘planishi o‘lchandi.
Namuna turi
Vizual kuzatuv
O‘rtacha chang yig‘ilishi (%)
Nazorat (qoplamasiz)
Qattiq changlangan
100%
PDMS bilan qoplangan
Biroz chang
38%
Sol-gel bilan qoplangan
Deyarli toza
15%
PDMS + Sol-gel qoplama
Toza
<10%
Tahlil:
Sol-gel va PDMS sirtlari chang zarrachalarining yopishishini kamaytiradi.
Mikrostruktura silliqligi va gidrofoblik natijasida chang sirtga yopisha olmaydi.
Ayniqsa kombinatsiyalangan qatlam o‘zini oqladi — u nafaqat suvni, balki changni
ham qaytaradi.
4.5. Sinergik ta’sir xulosasi
: Sol-gel va PDMS qoplamalarining birgalikdagi
ishlatilishi orqali:
•
Gidrofoblik
> 140°
•
Issiqlikka chidamlilik
> 500°C
•
Yuqori sirt barqarorligi
•
Changga chidamsizlik
< 10%
ISSN (E): 2992-9148 SJIF 2024 = 5.333
ResearchBib Impact Factor: 9.576 / 2024
VOLUME-3, ISSUE-7
11
kabi ko‘rsatkichlarga erishildi. Bu sinergik effekt alohida PDMS yoki sol-gel
ishlatilgan holatlarga qaraganda
ancha samaraliroq
bo‘ldi.
4.6. Ilmiy jihatdan umumlashtirish
: Yuqoridagi eksperimental natijalar
kremniyorganik qoplamalarning: Sirtni muhofaza qilishdagi yuqori potentsialini;
Gidrofob, issiqqa chidamli va changga turg‘un sirtlar hosil qilish imkonini; Qo‘llanish
sohasini (kiyim, mebel, avtomobil saloni, harbiy va maxsus kiyimlar) kengaytirishini
tasdiqlaydi.
Xulosa:
Tadqiqot natijalari shuni ko‘rsatdiki, kremniyorganik asosdagi PDMS
va sol-gel qoplamalar mato va charm yuzalarining gidrofobligi, termobarqarorligi va
changga chidamliligini sezilarli darajada oshiradi. Qoplamalar sirt bilan yaxshi birikib,
yuqori darajadagi himoya xususiyatlarini ta’minlaydi. Bu ularni kiyim-kechak, mebel
va texnik tekstil sohalarida amaliy qo‘llash uchun istiqbolli materiallarga aylantiradi.
Foydalanilgan adabiyotlar:
1.
M. Liven, E.D. Vayl Polemerlarning olovga chidamliligi mxanizimlari va ta’sir qilish
ussullari. Yong‘inga qarshi Mater. 1,31-68 (2001)
2.
D.Van Krevelen , Polemer materiyallarining olovga chidamliligining ba’zi asosiy
jihatlari. Polemer 16(8) 615-620-sahifa
3.
F.laouti, l. Bonnaud, Aleksandr, J.M. Lopes-Kuesta P. Dyubois olovga chidamli
polemer materiallarning yangi istiqbollari: asoslardan nanokopozitlarga. Mater. Sci.
Eng. R. Rep.63(3), 100-125 (2009)
4.
Y. Xue, J. Feng, Z. Ma, L. Liu, P. Song, Ekologik yaxshi yong‘indagi yutuqlar va
muammolr-kechiktiruvchi polilaktid.
5.
5.Chjan, S.; Horrocks, A.R. Prog. Polim. Sci, 2003, 28, 1517-1538.
6.
Modesti, M.; Lorenzetti, A.; Bon, D.; Besko, S. Polimer, 2005, 46 (23), 10237 - 10245.
7.
Chju, J.; Uhl, F.M.; Morgan, A.B.; Wilkie, C.A. Kimyo. Mater, 2001, 13(12), 4649 -
4654.
8.
Százdi, L.; Pukánsski Jr. B.;J.; Vansko, G.J.; Pukanski, B. Polimer, 2006, 47(13), 4638-
4648.
9.
Nam, P.H.; Maiti, P.; Okamoto, M.; Kotaka, T.; Xasegava, N.; Usuki, A. Polimer,
2001, 42(23), 9633-9640.
10.
Kato, M.; Usuki, A.; Okada, A. J. Appl Polym Sci, 1998, 66 (9), 1781-1785.
11.
Qin, X.; Chjan, S.; Chjao, C.; Feng, M.; Yang, M.; Shu, Z.; Yang, S. Polim Degrdn
Stab, 2004, 85 (2), 807-813.
12.
Lertvimolnun, V.; Vergnes, B. Polimer, 2005, 46 (10), 3462-3471.
13.
Yeo, S.Y.; Li, H.J.; Jeong, S.H. J. Mat Sci 2003, 38 (10), 2143-2147.
14.
Liu, X.; Vu, Q. Polimer, 2001, 42 (25), 10013-10019.
15.
Ding, C.; Jia, D.; U, H.; Guo, B.; Hong, H. Polymer Testing 2005, 24 (1), 94-100. .
