تولید و مشخصه یابی میکروکپسول های حاوی رزین اپوکسی 828جهت استفاده در پوشش های خودترمیم شونده

ابراهیمی صدرآبادی, طاهره; الله کرم, سعید رضا; توحیدی, ناصر

doi:10.30501/jamt.2017.70358

نویسندگان

پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی متالورژی و مواد ، تهران، ایران.

https://doi.org/10.30501/jamt.2017.70358

چکیده

در یک دهه گذشته تحقیقات گسترده‌ای در زمینه‌ پوشش‌های خودترمیم‌شونده صورت گرفته است. در مقاله حاضر به تولید و مشخصه‌یابی میکروکپسول‌های حاوی رزین اپوکسی (به عنوان ماده ترمیم‌کننده) پرداخته شده است. ماده تشکیل‌دهنده پوسته میکروکپسول‌ها اوره- فرمالدهید است که با استفاده از روش پلیمریزاسیون درجا تولید شده است. این کپسول‌ها جهت استفاده در پوشش‌های خودترمیم‌شونده حاوی میکروکپسول ساخته شده‌اند. بررسی خواص مختلف میکروکپسول‌های تولیدی با استفاده از ابزارهای مختلفی نظیر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، آنالیز توزین حرارتی (TGA) و گرماسنجی افتراقی (DSC) صورت گرفت. نتایج به‌دست آمده حاکی از تولید موفقیت‌آمیز این میکروکپسول‌ها است. قطر میکروکپسول‌های تولیدی به طور متوسط 100 میکرون است و دارای سطح خارجی مملو از نانوذرات اوره- فرمالدهید می‌باشد که به چسبندگی بیشتر این میکروکپسول‌ها به زمینه دلخواه کمک می‌نماید. میکروکپسول‌های تولیدی دارای پایداری شیمیایی و حرارتی مناسب جهت کاربردهای مختلف در زمینه پوشش‌های خودترمیم‌شونده هستند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Synthesis and Characterization of Microcapsules Containing Epoxy Resin (Epon 828) for Self-healing Coatings

نویسندگان [English]

Tahere Ebrahimi Sadrabadi
Saeid reza Allah karam
Naser Towhidi

University of Tehran , College of Engineering, Department of Metallurgy and Materials Engineering, Tehran, Iran.

چکیده [English]

In the field of coatings, extensive laboratory research has been conducted in the last decade. In the present work, effectiveness of epoxy resin filled microcapsules was investigated for future using in healing of cracks generated in coatings. Microcapsules were prepared by in situ polymerization of urea–formaldehyde resin to form shell over epoxy resin droplets. The optimal process parameters for synthesizing the microcapsules were selected. The as-synthesized microcapsules were studied by various characterizations techniques, including scanning electron microscope (SEM), Fourier transform-infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC).
The results indicate that microcapsules containing epoxy resins can be synthesized successfully. The average size is around 100 µm. The rough outer surface of microcapsule is composed of agglomerated urea–formaldehyde nanoparticles. The microcapsules basically exhibit good storage stability at room temperature, and they are chemically stable before the heating temperature is up to approximately 250 °C.

کلیدواژه‌ها [English]

Microcapsule
Epoxy
Self-healing
Smart coating

مراجع

1. Bleay, S.M., Loader, C.B., Hawyes, V.J., Humberstone, L., Curtis, T., A smart repair system for polymer matrix composites, Composites A, 32 (2001) 1767-1776.

2. White, S., Sottos, N., Geubelle Moore, J., Kessler, M., Sriram, S., Brown, E., Viswanatham, S., Autonomic healing of polymer composites, Nature, 409 (2001) 794– 797.

3. Chen, X., Dam, M.A., Ono, K., Mal, A., Shen, H., Nutt, S.R., Sheran, K., Wudl, F., A thermally re-mendable cross-linked polymeric material, Science, 295 (2002) 1698-1702.

4. Jones, F.R., Hayes, S.A., Zhang, W., Branthwaite, M., Self-healing of damage in fibre-reinforced polymermatrix composites, Royal Society Interface, 4 (2007) 381-387.

5. Mauldin, T.C., Rule, J.D., Sottos, N.R., White, S.R., Moore, J.S., Self-healing kinetics and the stereoisomers of dicyclopentadiene, Royal Society Interface, 4 (2007) 389–393.

6. Kersey, F.R., Loveless, D.M., Craig, S.L., A hybrid polymer gel with controlled rates of cross-link rupture and self-repair, Royal Society Interface, 4 (2007) 373- 380.

7. Wilson, G.O., Moore, J.S., White, S.R., Sottos, N.R., Anderssom, H.M., Autonomic healing of epoxy vinyl esters via ring opening metathesis polymerization, Advanced Functional Materials, 18 (2008) 44-52.

8. Caruso, M.M., Blaiszik, B.J., White, S.R., Sottos, N.R., Moore, J.S., Full recovery of fracture toughness using a non-toxic solvent-based self-healing system, Advanced Functional Materials, 18 (2008) 1898-1904.

9. Blaiszik, B.J., Caruso, M.M., McLroy, D., Moore, J., White, S.R., Sottos, N.R., Microcapsules filled with reactive solutions for self-healing materials, Polymer, 50 (2009) 990-997.

10. Kryger, M.J., Ong, M.T., Odom, S.A., Sottos, N.R., White, S.R., Martinez, T.J., Moore, J.S., Masked Cyoanoacrylates Unveiled by Mechanical Force, American Chemical Society, 132 (2010) 4558-4559.

11. McIlroy, D.A., Blaiszik, B.J., Caruso, M.M., White, S.R., Moore, J.S., Sottos, N.R., Microencapsulation of a reactive liquid-phase amine for self-healing epoxy composites, Macromolecules, 43 (2010) 1855-1859.

12. Kingsbury, C.M., May, A., Davis, D.A., White, S.R., Moore, J.S., Sottos, N.R., Shear activation of mechanophore-crosslinked polymers, Materials Chemistry, 21 (2011) 8381-8388.

13. Jin, H., Mangun, C.L., Stradley, D.S., Moore, J.S., Sottos, N.R., White, S.R., Self-healing thermoset using encapsulated epoxy-amine healing chemistry, Polymer, 53 (2012) 581-587.

14. Kessler, M.R., White, S.R., Self-activated healing of delamination damage in woven composites, Composites A, 32 (2001) 683-699.

15. Kessler, M.R., Sottos, N.R., White, S.R., Self-healing structural composite materials, Composites A, 34 (2003) 743-753.

16. Keller, M.W., Beiermann, B.A., White, S.R., Sottos, N.R., Fatigue of self-healing elastomer, 1st International Conference on Self-Healing Materilas, Noordwijk aan Zee, Netherlands, (2007).

17. Keller, M.W., White, S.R., Sottos, N.R., Torsion fatigue of a self-healing poly (dimethyl siloxane) elastomer, Polymer, 49 (2008) 3136-3145.

18. Trask, R.S., Bond, I., Semprimoschnig, C.O.A., Enabling self-healing capabilities – a small step to biomimetic materials, ESA Technical Note, Materials Report Number 4476, (2006).

19. Brown, E.N., Sottos, N.R., White, S.R., Fracture testing of a self-healing polymer composite, Experimental Mechanics, 42 (2002) 372-379.

20. Brown, E.N., Kessler, M.R., Sottos, N.R., White, S.R., In situ poly (urea-formaldehyde) microencapsulation of dicyclopentadiene, Microencapsulation, 20 (2003) 719- 730.

21. Rule, J.D., Sottos, N.R., White, S.R., Effect of microcapsule size on the performance of self-healing polymers, Polymer, 48 (2007) 3520-3529.

22. Pascu, O., Garcia-Valls, R., Giamberini, M., Interfacial polymerization of an epoxy resin and carboxylic acids for the synthesis of microcapsules, Polymer International, 57 (2008) 995–1006.

23. Yin, T., Rong, M.Z., Zhang, M.Q., Yang, G.C., Selfhealing epoxy composites – Preparation and effect of the healant consisting of microencapsulated epoxy and latent curing agent, Composites Science and Technology, 67 (2007) 201–212.

24. Yuan, L., Liang, G.Z., Xie, J.Q., Li, L., Guo, J., Preparation and characterization of poly(ureaformaldehyde) microcapsules filled with epoxy resins, Polymer, 47 (2006) 5338–5349.

25. Yuan, L., Liang, G., Xie, J., Guo, J., Li, L., Thermal stability of microencapsulated epoxy resins with poly(ureaeformaldehyde), Polymer Degradation and Stability, 91 (2006) 2300–2306.

26. Yuan, L., Gu, A.J., Liang, G.Z., Preparation and properties of poly (ureaformaldehyde) microcapsules filled with epoxy resins, Materials Chemistry and Physics, 110 (2008) 417–425.

27. Tong, X.M., Zhang, T., Yang, M.Z., Zhang, Q., Preparation and characterization of novel melamine modified poly(urea-formaldehyde) self-repairing microcapsules, Colloids and Surfaces A, 371 (2010) 91– 97.

مواد و فناوری‌های پیشرفته

تولید و مشخصه یابی میکروکپسول های حاوی رزین اپوکسی 828جهت استفاده در پوشش های خودترمیم شونده

مراجع

مراجع

دوره 6، شماره 2
شهریور 1396
صفحه 1-8

تولید و مشخصه یابی میکروکپسول های حاوی رزین اپوکسی 828جهت استفاده در پوشش های خودترمیم شونده

مراجع

مراجع

دوره 6، شماره 2شهریور 1396صفحه 1-8

دوره 6، شماره 2
شهریور 1396
صفحه 1-8