عرضه نانوپیگمنتهایی برای افزایش رنگ زایی در سامانههای پلیمری/تامین ۵ هزارتن نیاز سالانه کشور
ازآنجایی که پیگمنتهای آلی به سختی در سامانههای پلیمری پخش میشوند، گروهی از محققان به منظور غلبه بر این چالش به تولید نانو پیگمنتهای هیبریدی دست یافتند که به گفته آنها با استفاده از این محصول میتوان طیف وسیع رنگ ها راایجادکرد.
حمید دنیادیده از محققان طرح "نانو پیگمنت های هیبریدی" در گفت وگو با ایسنا، اظهار کرد: هر سیستم پلیمری دارای دو بخش فیلر (پرکننده) که باعث بهبود خواص مکانیکی سیستم و رنگزا که موجب رنگ دهی میشود، است و از آن در کاربردهای مختلف استفاده خواهد شد.
وی با بیان اینکه در این مطالعات این دو بخش رنگزا و فیلر را با هم ترکیب و هیبریدی از رنگ زا و فیلر را ایجاد کردیم، ادامه داد: رنگ زاهای مرسومی که در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند، پایه آلی دارد، ولی این رنگ زاها ثبات حرارتی خوبی ندارد؛ از این رو در این طرح راهکاری برای غلبه بر این چالش ارائه کردیم.
به گفته این محقق زمانی که رنگ زا با یک فیلر واکنش می دهد، فیلر سپر حرارتی و نوری رنگ زا میشود و این امر ثبات حرارت و نوری رنگ زا را در پی دارد و موجب خواهد شد رنگ در طولانی مدت به صورت ثابت و پایدار در سطح باقی بماند، ضمن آنکه خواص خوردگی خوبی به سیستم میدهد.
محقق این طرح با تاکید بر اینکه این سیستم ها در داخل ایران تولید نمیشود و کاملاً وارداتی است، خاطر نشان کرد: نیاز کشور به این ماده ۸ هزار تن در سال است و ما در این مطالعات به محصولی دست یافتیم که کلیه مواد مورد نیاز آن در داخل کشور تولید شده است، از این رو تولید انبوه آن توجیه اقتصادی دارد.
دنیادیده به جزئیات این طرح اشاره کرد و یادآور شد: پیگمنت های موجود به دو دسته آلی و معدنی تقسیم میشوند که هر کدام مزایا و معایبی دارند. به عنوان مثال پیگمنت های آلی تنوع و قدرت رنگ بالایی دارند، اما ثبات نوری و حرارتی آنها پایین بوده و به سختی در سامانه های پلیمری پخش میشوند. ولی پیگمنت های هیبریدی تولید شده با سهولت بیشتری در سامانه های پلیمری پخش میشوند، اما تنوع و قدرت رنگی پایینی دارند.
وی اضافه کرد: برای رفع این چالش نانوپیگمنت های هیبریدی را تولید کردیم. نانوپیگمنت های هیبریدی نسل جدید پیگمنت ها هستند که نه تنها معایب موجود در پیگمنت های آلی و معدنی را رفع میکند، بلکه مزایای آنها را به صورت یکجا دارد.
دنیادیده، بهبود خواص مکانیکی، حرارتی، ضد خوردگی و سد کنندگی در سامانه های پلیمری را از دیگر مزایای پیگمنت های هیبریدی نام برد.
وی مواد اصلی تشکیل دهنده نانو پیگمنت هیبریدی را نانو رس و رنگ زاهای آلی دانست و گفت: به دلیل استفاده از رنگزاهای ویژه در فرآیند ساخت این نانوپیگمنت ها، خلوص و تنوع رنگی آنها بسیار بالا بوده و در نتیجه محصول نهایی رنگی شده با این نانو پیگمنت ها دارای کیفیت رنگی بالایی هستند. با استفاده از این روش تقریباً دسترسی به تمامی طیف های رنگی امکانپذیر است.
این محقق در عین حال تاکید کرد: از آنجایی که قدرت رنگی این نانو پیگمنت ها بالا است، برای رسیدن به یک "فام" (پرده رنگی) خاص مقدار پیگمنت کمتری نسبت به پیگمنت های آلی و معدنی مورد نظر در بازار مصرف میشود.
دنیادیده افزود: "نانو رس" مورد استفاده در فرآیند تولید این نانوپیگمنت ها، همانند یک سپر از رنگ زا در برابر تابش فرابنفش و شک حرارتی محافظت کرده و منجر به افزایش ثبات نوری و حرارتی نانوپیگمنت ها میشود. این نانوپیگمنت ها به دلیل ساختار ورقهای، برخورداری از نسبت مساحت سطح به ضخامت بالا و نانومقیاس بودن قادر هستند خواص مکانیکی و سد کنندگی سامانه های پلیمری را تا حد قابل توجهی بهبود بخشند.
وی اضافه کرد: در نتیجه خواص ضد خوردگی سامانه پلیمری بهبود یافته و همچنین نفوذپذیری آن نسبت به مایعات، گازها و بخار آب کاهش مییابد.
محقق این طرح، قدرت و خلوص رنگی بالا، تنوع رنگی وسیع، ثبات نوری و حرارتی بالا، پراکنش بالا در سامانههای پلیمری، بهبود مقاومت مکانیکی و خواص ضدخوردگی سامانه های پلیمری، کاهش نفوذپذیری مایعات، بخار آب و گازها در سامانههای پلیمری، صرفه جویی در مصرف پیگمنت و صرفه اقتصادی بالا را از مزایای این محصول ذکر کرد.
دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به کاربردهای نانو پیگمنت های هیبریدی تولیدشده، گفت: از این محصول میتوان در تهیه مستر پچهای رنگی به عنوان عامل رنگ دهنده و تقویت کننده خواص مکانیکی در تولید کامپوزیتهای پلیمری، الیاف، بطری و قطعات رنگی پلاستیک، رنگ های ساختمانی، ظروف غذا و جوهر چاپ بهره برد.
وی با بیان اینکه فاز امکانسنجی این محصول طی شده است، اظهار کرد: اکنون به دنبال سرمایه گذار هستیم تا این محصول را به تولید انبوه برسانیم.
دنیادیده به مزایای اقتصادی این طرح اشاره کرد و یادآور شد: بر اساس گزارش Market & Researches در مورد میزان مصرف رنگ دانه ها در دنیا، بیشترین کاربرد آنها در صنعت پوشش با مصرف بیش از ۵۰ درصد است. استفاده از پوشش های نانو ساختار در سال ۲۰۱۶ از نظر حجم مصرف ۵۹۳ کیلوتن معادل ۳۵۶۷ میلیون دلار است و انتظار میرود با نرخ رشد ۲۳ درصد تا سال ۲۰۲۶ این میزان به ارزش ۲۸ هزار و ۲۷۲ میلیون دلار برسد که معادل ۴ هزار و ۸۹۵ کیلوتن خواهد بود.
وی ادامه داد: بر اساس آمار گمرک جمهوری اسلامی ایران در سال ۱۳۹۵ حجم کل واردات رنگدانه حدود ۳۳ هزار تن بوده که از این مقدار حدود ۵ هزار تن مربوط به پیگمنت های رنگی است و از سوی دیگر حجم داخلی تولید رنگ دانه ها بسیار کم است و به دلیل کیفیت پایین رنگدانه های داخلی پرمصرف نیستند.
به گفته این محقق، از آنجایی که نانو پیگمنت های هیبریدی در تمامی فامها قابل تولید است، از این رو میتوانند جایگزین مناسبی برای تمامی پیگمنت های رنگی باشند.
دنیادیده خاطر نشان کرد: با توجه به اینکه مقدار واردات پیگمنت های رنگی حدود ۵ هزار تن در سال است، از این رو حداکثر سهم بازار برای نانوپیگمنت های هیبریدی نیز برای ۵ هزار تن در سال خواهد بود.