خواص مکانیکی پوشش آکریلی آب‌پایه حاوی میکروکپسول‌های اتیل سلولوز - روغن کُلزا

نوع مقاله: پژوهشی

نویسنده

تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران،گروه رنگ، رزین و پوشش‌های سطح، صندوق پستی ۱۱۲-۱۴۹۷۵

چکیده

در این پژوهش، ابتدا میکروکپسول‌های تشکیل شده از جداره اتیل سلولوز و هسته روغن کُلزا به روش دومرحله‌ای تبخیر حلالی تهیه شد. شکل‌شناسی میکروکپسول‌های سنتز شده با به‌کارگیری روش‌های متداول از قبیل میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) و تعیین اندازه ذرات و توزیع آنها بررسی شد. سپس، خواص مکانیکی پوشش آکریلی آب‌پایه بر پایه کوپلیمر بوتادی‌ان استیرن کربوکسیل‌دار شده حاوی درصدهای مختلفی از میکروکپسول با اندازه‌گیری استحکام کششی و آزمون دینامیکی – مکانیکی بررسی شد. نتایج آزمون‌های شکل‌شناسی نشان داد، میکروکپسول‌هایی کروی‌شکل منظم با قطر تقریبی ۱۰ تا ۴۵ میکرون حاوی روغن کُلزا با پوسته‌ای نسبتاً زبر و متخلخل، با موفقیت تهیه شد. همچنین خواص عمومی مکانیکی فیلم لاتکس حاوی میکروکپسول‌های دارای روغن، بهبود یافت. بهترین نتیجه خواص مکانیکی با افزودن ۱ تا ۲ درصد وزنی میکروکپسول‌های دارای روغن، به‌دست آمد. این نتایج به دلیل اثر تقویت‌کنندگی میکروکپسول‌ها در فیلم لاتکس، پیش از کشش و اثر نرم‌کنندگی روغن آزاد شده بین زنجیرهای پلیمری و افزایش ازدیاد طول تا پارگی و افزایش مقاومت در برابر شکست و تخریب فیلم، در زمان بروز کشش و تنش، است. با افزایش درصد وزنی میکروکپسول‌ها در فیلم لاتکس (۳ درصد وزنی) خواص عمومی فیلم لاتکس، به دلیل افزایش احتمال تجمع ذرات میکروکپسول، وجود روغن آزاد در فیلم و فصل مشترک ضعیف پلیمر و میکروکپسول، کاهش یافت. توزیع یکنواخت و پخش مناسب میکروکپسول‌های حاوی روغنِ خشک‌شونده در فیلم لاتکس، و پاره‌شدن میکروکپسول‌های به اندازه کافی بزرگ در زمان بروز تنش و رهاسازی روغن بین زنجیرهای پلیمر برای تسهیل حرکت آنها روی هم، از شرط‌های لازم برای حصول خواص مکانیکی مناسب فیلم لاتکس است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mechanical Properties of a Water-Based Acrylic Coating Containing Microcapsules of Rapeseed Oil- Ethyl Cellulose

نویسنده [English]

  • Seyed Mojtaba Mirabedini
Department of Colour, Resin and Surface Coatings, Faculty of Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Rapeseed oil-filled ethyl cellulose microcapsules were prepared using a two-step solvent evaporation method. The prepared oil-filled microcapsules were characterized by; optical microscopy, scanning electron microscopy and particle size analyzer. The mechanical properties of carboxylated styrene/butadiene copolymer latex films containing various levels of microcapsules were studied using DMTA and tensile strength measurements. The characterization test results showed that rapeseed oil-contained microcapsules with a regular spherical shape, diameter range of 10-45 μm, and a relatively rough porous shell were successfully prepared. The results also revealed that the overall mechanical properties of the latex films containing oil-filled microcapsules improved, due to reinforcing effect of capsules within the latex films; with the best results using 1-2 wt% of oil-filled microcapsules. The improved results were obtained in reinforcing the samples before tests such as tensile tension, capsule rupturing and the oil release within the polymeric network by maintaining the integrity of the films by plasticization of the surrounding polymeric network, increased elongation-at-break, and enhanced resistance against tear or break. With further increasing of microcapsules content up to 3 wt%, there was a drop in overall mechanical properties of latex films, due to possible aggregation of microcapsules, presence of free rapeseed oil within the latex film and weak polymer/microcapsules interface. A proper distribution and dispersion of oil-filled microcapsules within the latex film, and rupture of sufficiently large microcapsules under stress, oil release within the polymeric network and easy movement of the chains were the main requirements for achieving latex film with good mechanical properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • microcapsule
  • water-based coating
  • Self-Healing
  • plasticizing
  • physical-mechanical properties