بخشی از مقاله
چکیده
در پژوهش حاضر، میکرو کپسولهایی با پوستهی اوره - فرمالدهید و هستهی روغن بزرک توسط روش پلیمریزاسیون درجا تولید شدند. در این کپسولها روغن بزرک نقش عامل ترمیمی را ایفا میکند. به منظور مشاهدهی شکل هندسی و مورفولوژی کپسولها از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. سپس کپسولهای تولید شده درون زمینهی اپوکسی قرار گرفتند و پوشش حاصل روی قطعات فولادی اعمال گردید.
نتایج بدست آمده از مشاهدات میکروسکوپی تشکیل پوستهی پلیمری و شکل کاملاً کروی کپسولها در این فرایند را تأیید کرد. همچنین تصاویر تهیه شده بعد از ایجاد خراش روی قطعات پوشش داده شده، عملکرد خود ترمیم شوندگی پوشش را نشان دادند.
-1 مقدمه
سیستمهای پوششی پلیمری با عملکرد حفاظتی به گونهای هستند که به صورت معمول بر روی یک فلز اعمال میشوند تا فلز را از خوردگی محافظت کنند. پوششها اغلب مستعد صدمه دیدن به شکل ترک هستند که مشاهده ی اولیه این آسیبها و ترمیم آنها غیر ممکن است. همین ترکهای ریز مکانهای مستعد برای ایجاد خوردگی بوده و گاهی حتی بعد از خوردگی باعث جدا شدن و ناکارآمدی قسمتهای مجاور ترک میشوند. خوردگی فلزات باعث ضررهای اقتصادی فراوانی شده و نیازمند صرف هزینههای زیاد برای توقف آن میباشد. به عنوان مثال خوردگی کنترل نشده ممکن است باعث نشتی و یا انفجار و آتش سوزی در خطوط لوله شود
برخی از پوششها علاوه بر خاصیت فوق باید مقاومت خوبی در برابر تنشهای استاتیک و دینامیک داشته باشند و در صورت صدمه دیدن، این خاصیت در آنها کاهش مییابد یا از بین میرود. در گونهی دیگری از پوششها علاوه بر دو خاصیت فوق زیبایی پوشش هم از عوامل اساسی و حیاتی میباشد و وجود صدماتی مانند خش یا ترکهای ریز بر روی آنها تأثیر زیادی در زیبایی محصول دارد، و در بسیاری از موارد ترمیم قسمت آسیب دیده باعث برگشت زیبایی نمیشود و نیاز به تعویض تمامی پوشش میباشد.
علاوه بر نکات بیان شده این نکته را نیز باید افزود که در بسیاری از موارد حتی پس از مشاهدهی آسیب به دلیل عدم دسترسی به آسیب نمیتوان آن را ترمیم کرد. تنوع زیادی برای پوششهای محافظ خوردگی وجود دارد که از آنها میتوان به پوششهای فلزی، معدنی و آلی اشاره کرد. پوششهای آلی کاربرد وسیعی در صنایع مختلف دارند. رنگ به عنوان یک پوشش آلی به منظور جلوگیری از آسیبها در محیطهای خورنده مورد استفاده قرار میگیرد
چندین دلیل برای ناکارآمدی پوششهای متداول وجود دارد که عبارتند از: اعمال نادرست، انتخاب اشتباه پوشش، وجود نقص در پوشش و قرارگیری در معرض شرایط محیطی پیش بینی نشده. ناکارآمدی پوشش میتواند به یکی از این چهار دلیل و یا ترکیبی از چند مورد باشد. در طول زمان سرویس دهی، در پوشش ترکهای ریزی ایجاد میشود که این ترکها انتشار مییابند و سطح را در معرض رطوبت و اکسیژن قرار میدهند. این عمل باعث شتاب گرفتن جدایش رنگ از سطح و پوسته پوسته شدن پوشش می-شود.
برای ترمیم میکرو ترکها و آسیبهای مکانیکی روشهای جدید تعمیر خودکار از طریق استفاده از پوششهای خود ترمیم شونده در حال توسعه میباشند. پوششهای خود ترمیم شونده اخیرأ به عنوان یک دسته از مواد هوشمند توسعه یافتهاند که مأموریت آنها تعمیر تمام و کمال آسیبهای کوچک بدون نیاز به مشاهده و هر گونه مداخله انسان است
این قابلیت متکی بر حضور حاملهای مواد ترمیمی درون زمینهی آنهاست. این حاملها که اصطلاحأ کپسول نامیده میشوند، متشکل از یک پوستهی پلیمری و هستهی مایع میباشند . در اثر ترک خوردن پوشش و متعاقبأ شکسته شدن کپسول، پوستهی آن پاره شده، هسته رها گشته و طی فرایند پلیمریزاسیون ترک بسته شده و از گسترش آن جلوگیری بعمل میآید.
هدف این تحقیق معرفی روش صحیح سنتز میکرو کپسولهای حاوی عامل ترمیم کننده است . ابتدا فرایند کپسوله سازی روغن بزرک توسط پلیمریزاسیون درجای اوره- فرمالدهید در محیط امولسیون آب- روغن توضیح داده میشود، سپس شکل و مورفولوژی کپسولها، نحوهی تهیهی پوشش اپوکسی، نحوهی انتشار کپسولها در رزین اپوکسی و عملکرد خود ترمیم شوندگی پوشش بررسی میشود.
-2 مواد و روش تحقیق
1-2 مواد
مواد مورد استفاده در این پژوهش شامل پلی وینیل الکل - - PVA، اوره - - Urea، آمونیوم کلراید - - Ammonium chloride، رزورسینل - - Resorcinol، محلول %37 وزنی فرمالدهید - - Formaldehyde، روغن بزرک - - Linseed Oil و رزین اپوکسی - Epon 828 - میشوند.
2-2 سنتز میکرو کپسولها
اگرچه روشهای زیادی برای سنتز میکروکپسولها وجود دارد، اما در این جا میکروکپسولها با استفاده از روش پلیمریزاسیون درجا و امولسیون آب- روغن تهیه شدند . مزیت مهم این روش در این است که هیچ واکنش دهندهای در هسته میکروکپسول وجود ندارد. تمام فرایند پلیمریزاسیون در فاز پیوسته رخ میدهد. شماتیک این فرایند در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل - - - 1 شماتیک تشکیل میکرو کپسولها توسط فرایند پلیمریزاسیون درجا.
در دمای محیط 130ml آب دیونیزه شده و 5ml محلول 5 درصد وزنی پلیوینیلالکل در یک بشر 400ml مخلوط شدند. سپس با شروع همزدن توسط همزن مکانیکی 2/5gr اوره، 0/25gr کلرید آمونیوم و0/25gr رزورسینل در محلول حل شدند. افزودن این مواد پشت سرهم و به آرامی صورت گرفت تا محلول به صورت یکنواخت بدست آید. در سنتز میکروکپسولها برای کپسوله شدن نیاز است تا پلیمریزاسیون به مرکزیت یک نقطه انجام شود تا محصول آن میکروکپسولهای کروی باشد . این نقطه هستهی این کپسولها است و پلیمر اوره- فرمالدهید به صورت یک پوسته اطراف این مرکز را احاطه میکند.
قبل از اضافه کردن مادهای که نقش هسته را دارد و وظیفهی ترمیم کنندگی را برعهده دارد، باید شرایط کروی شدن کپسولها را فراهم کرد. کروی شدن کپسول ها به شدت به pH محلول وابسته است. بنابراین pH محلول توسط اسیدکلریدریک یک درصد وزنی تقریبا در عدد 3 تنظیم شده سپس مقدار 30ml روغن بزرک به آرامی به محلول اضافه شد. پس از اضافه کردن روغن حدود 20 دقیقه به امولسیون روغن در آب فرصت داده میشود تا به پایداری برسد. در هنگام اضافه کردن روغن بزرک دمای حمام بن ماری را بایستی طوری تنظیم کرد که به 55 درجه سانتیگراد برسد .
بعد از پایدار شدن محلول، مقدار 6/4gr محلول فرمالدهید37 درصد وزنی به آرامی و قطره قطره به محلول اضافه شد. سرعت همزدن محلول یک پارامتر بسیار مهم برای تشکیل کپسولهایی ریزتر و با مورفولوژی سطح مطلوب میباشد. سرعت همزن روی 300rpm تنظیم شد . بعد از 4 ساعت هم زدن پیوسته و حرارت دادن در دمای 55 درجه سانتیگراد، سرعت همزن و دمای حمام به آرامی کم میشود تا خاموش گردد. به محلول فرصت داده میشود تا به آرامی سرد شود و به دمای اتاق برسد.
