خواص مكانيكي پوشش آكريلي آب‌پايه حاوي ميكروكپسول‌هاي اتيل سلولوز - روغن كُلزا

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

در اين پژوهش، ابتدا ميكروكپسول‌هاي تشكيل شده از جداره اتيل سلولوز و هسته روغن كُلزا به روش دومرحله‌اي تبخير حلالي تهيه شدند. شكل‌شناسي ميكروكپسول‌هاي سنتز شده با به‌كارگيري روش‌هاي متداول از قبيل ميكروسكوپي نوري، ميكروسكوپي الكتروني پويشي (SEM) و تعيين اندازه ذرات و توزيع آنها بررسي شد. سپس، خواص مكانيكي پوشش آكريلي آب‌پايه بر پايه كوپليمر بوتادي‌ان - استيرن كربوكسيل‌دارشده حاوي درصدهاي مختلفي از ميكروكپسول با اندازه‌گيري استحكام كششي و آزمون ديناميكي - مكانيكي بررسي شد. نتايج آزمون‌هاي شكل‌شناسي نشان داد، ميكروكپسول‌هاي كروي‌شكل منظم با قطر تقريبي µm 10 تا µm 45، حاوي روغن كُلزا با پوسته‌اي نسبتاً زبر و متخلخل با موفقيت تهيه شد. همچنين، خواص عمومي مكانيكي فيلم لاتكس حاوي ميكروكپسول‌هاي داراي روغن، بهبود يافت. بهترين نتيجه خواص مكانيكي با افزودن %1 تا %2 وزني ميكروكپسول‌هاي داراي روغن به‌دست آمد. اين نتايج به دليل اثر تقويت‌كنندگي ميكروكپسول‌ها در فيلم لاتكس، پيش از كشش و اثر نرم‌كنندگي روغن آزاد شده بين زنجيرهاي پليمري، افزايش ازدياد طول تا پارگي، افزايش مقاومت در برابر شكست و تخريب فيلم در زمان اعمال كشش و تنش است. با افزايش درصد وزني ميكروكپسول‌ها در فيلم لاتكس (%3 وزني) خواص عمومي فيلم لاتكس، به دليل افزايش احتمال تجمع ذرات ميكروكپسول، وجود روغن آزاد در فيلم و فصل مشترك ضعيف پليمر و ميكروكپسول كاهش يافت. توزيع يكنواخت و پخش مناسب ميكروكپسول‌هاي حاوي روغن خشك‌شونده در فيلم لاتكس و پاره‌شدن ميكروكپسول‌هاي به اندازه كافي بزرگ در زمان بروز تنش و رهاسازي روغن بين زنجيرهاي پليمر براي تسهيل حركت آنها روي هم، از شرط‌هاي لازم براي حصول خواص مكانيكي مناسب فيلم لاتكس است.

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 ?m, 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.