چکیده

در این مطالعه، با استفاده از روش میکروکپسوله کردن درجا میکروکپسول­ هایی با پلی (اوره- فرمالدهید) (PUF) به عنوان پوسته و رزین اپوکسی (EPL 1012) به عنوان مادة مغزی تهیه شد. سپس، عوامل تأثیرگذار بر خواص میکروکپسول­ ها بررسی شد. مقادیر بهینة به دست آمده برای پارامترهای سنتز بصورت زیر بود: ویسکوزیتة فاز روغن mPa.s 15-25، pH اولیة 4، امولسیون کنندة سدیم دودسیل بنزن سولفونات (SDBS) و %5/0 وزنی امولسیون کننده. میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، طیف­ سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و آنالیز توزین حرارتی (TGA) برای بررسی مورفولوژی، ساختار شیمیایی، میانگین اندازه، توزیع اندازه و خواص حرارتی میکروکپسول­ های به دست آمده استفاده شد. بررسی مورفولوژیکی نشان داد که میکروکپسول­ های تهیه شده با SDBS (5%/0 وزنی) کروی هستند، چسبندگی کمی دارند و میانگین قطر آن­ها µm 13/2 است. بازده و محتوی مغزی میکروکپسول­ ها به ترتیب برابر با %50 وزنی و %54 وزنی تعیین شد. بررسی ساختار شیمیایی میکروکپسول­ ها نشان داد که کپسوله کردن رزین اپوکسی در پوستة PUF با موفقیت انجام شده است و این نتیجه با آنالیز حرارتی نیز تأیید شد. عملکرد خود ترمیمی پوشش­ های حاوی میکروکپسول­ های اپوکسی با استفاده از آزمون خوردگی مه نمک و بر اساس استاندارد ASTM B117 ارزیابی شد، که نتایج به دست آمده مقاومت در برابر خوردگی عالی پوشش خراش داده شده را نشان داد و خواص خود ترمیمی را تأیید کرد. علاوه بر این، آزمون­های الکتروشیمیایی برای بررسی کمّی عملکرد خود ترمیمی پوشش انجام شد که نتایج به دست آمده از آزمون خوردگی مه نمک را تأیید کرد.

1- مقدمه

انواع مختلفی از پوشش­ ها و کامپوزیت­ های پلیمری با هدف دستیابی به خواص خود ترمیمی مورد بررسی قرار گرفته­ است [1-3]. امروزه، دانشمندان چنین مواد با طول عمر بالایی را بر اساس الگوهای کشف شده در طبیعت توسعه داده ­اند، که برای آسیب ­هایی که حین کاربرد آن­ها ایجاد می­شود راه حل مناسبی است. برای ایجاد این خاصیت در کامپوزیت­ ها و پوشش­ها از سیستم­ های مبتنی بر میکرو/ نانوکپسول­ها و همچنین سیستم­های مبتنی بر میکرو/ نانو الیاف حاوی عوامل ترمیم کننده استفاده می­شود [4,5]. توزیع یکنواخت میکرو/ نانوکپسول­ های حاوی عامل ترمیم کننده در ماتریس از واکنش نامطلوب بین ماتریس و عناصر واکنش ­پذیر که ممکن است باعث ایجاد پیوندهای غیرقابل پیش­بینی شود جلوگیری می­کند [6]…

Abstract

In this study, to reduce the size significantly, a number of microcapsules were prepared to apply in situ encapsulation method with poly(urea-formaldehyde) (PUF) as the shell material and epoxy resin (EPL 1012R) as the core substance. Upon that, a systematic investigation was done on the properties of microcapsules affected by the synthesis procedure. In their optimum state, the synthesis parameters were concluded to exhibit the following properties: viscosity of oil phase of 15–25 (mPa.s), initial pH = 4, emulsifier of sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) and 0.5 (wt.%) content for the emulsifier. Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Thermogravimetric Analysis (TGA) were applied to study morphology, chemical structure, mean size, size distribution and thermal properties of the resulting microcapsules. The morphological study showed the microcapsules prepared by SDBS (0.5 wt.%) are of spherical nature with few adhesions and the average diameter 2.13 (μm) for encapsulation of epoxy resin. The yield and core content for those microcapsules were determined 50 (wt.%) and 54 (wt.%), respectively. Investigating the microcapsules’ chemical structure revealed successful encapsulation of the epoxy resin in PUF shell and the results were confirmed by thermal analysis. Self-healing performance of the coatings containing epoxy-microcapsule was evaluated by salt fog corrosion test by ASTM B117 and eventually showed excellent corrosion resistance in scratched coatings confirming self-healing properties. Furthermore, electrochemical tests were employed for quantitative investigations of self-healing performance of the coating which confirmed the salt fog corrosion results