Abstract: One of the approaches to

Abstract: One of the approaches to prolong the service lifespan of polymeric material is the development of self-healing ability by means of embedded microcapsules containing a healing agent. In this work, poly(melamine-urea-formaldehyde) (PMUF) microcapsules containing a palm oil-based alkyd were produced by polymerization of melamine resin, urea and formaldehyde that encapsulated droplets of the suspended alkyd particles. A series of spherical and free-flowing microcapsules were obtained. The chemical properties of core and shell materials were characterized by Attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR). Differential scanning calorimetry (DSC) analysis showed a glass transition around −15 °C due to the alkyd, and a melting temperature at around 200 °C due to the shell. Thermogravimetric analysis (TGA) results showed that the core and shell thermally degraded within the temperature range of 200–600 °C. Field emission scanning electron microscope (FESEM) examination of the ruptured microcapsule showed smooth inner and rough outer surfaces of the shell. Flexural strength and microhardness (Vickers) of the cured epoxy compound were not affected with the incorporation of 1%–3% of the microcapsules. The viability of the healing reactions was demonstrated by blending small amounts of alkyd with epoxy and hardener at different ratios. The blends could readily cure to non-sticky hard solids at room temperature and the reactions could be verified by ATR-FTIR.
Keywords: microcapsules; renewable resources; epoxy; flexural strength; microhardness; self-healing
1. Introduction
The failure of a structural polymer begins from cracks within the materials. Continuous efforts are being made to overcome the damages of the cracks by integrating self-healing ability to the material. A recent review article has discussed the various types of self-healing nanocomposite materials [1]. One of the ways to achieve this objective is to store healing agents in microcapsules that are then embedded into the polymer matrix. The healing process is triggered when cracks rupture the microcapsules and release the healing agent to fill the gaps. Subsequently, the healing agent would solidify through reaction such as crosslinking with certain reactive groups of the matrix to repair the crack and prevent further damage, thus extending the lifespan of the material.
There are many recent publications on the usage of microcapsules in self-healing materials, notably in coatings, adhesives and electronic components. Various selected agents have been encapsulated, such as chlorobenzene [2], dimethyl norbornene ester and dicyclopentadiene (DCPD) [3], and norbornene dicarboximide [4]. Microcapsules of linseed oil were used to heal cracks in paint film [5] and epoxy coatings [6,7].
Urea-formaldehyde (UF) resins are widely used in adhesives, particleboard, and molded objects. It has been used in specialized applications such as the fabrication of natural fiber reinforced polymers [8]. UF has been used in the preparation of microcapsules due to several reasons. It can be crosslinked to form the shells that protect the healing agents. Nanoparticles of UF would deposit on the shell, to form a rough surface that aids in the adhesion of the microcapsules with the polymer matrix [9,10,11]. During the preparation, a low molecular weight pre-polymer was formed from the condensation of urea and formaldehyde at the initial stage. Subsequently, the pre-polymer becomes attached onto the surface of the dispersed core material and polymerize to form the shell [12,13].
Liu and co-researchers [14] have reported the modification of poly(urea formaldehyde) (PUF) resin by mixing urea with melamine-formaldehyde pre-polymer forming poly(melamine-urea-formaldehyde) (PMUF) for encapsulating 5-ethylidene-2-norbornene (ENB) and its crosslinking agent. Microcapsules with PMUF shell are more robust and easier to handle than those with PUF shell. Tong and colleagues [15] have replaced up to 12 wt % of urea with melamine in the formulation, to encapsulate an epoxy resin. They reported that the PMUF microcapsules exhibited better resistance against solvent, acid and alkali. Other researchers [16] had replaced 1%–5% of urea with a commercially available melamine resin, Cymel 303®, as shell materials for microcapsules containing DCPD. The microcapsules were strong enough to withstand the mixing with a viscous restorative dental resin. Nesterova and co-researchers [10] have prepared microcapsules of epoxy resins, DCPD, linseed oil and alkylglycidyl ether using both PUF and PMUF resins. They had also reported that PMUF shells were more stable and had produced higher yield.
Alkyds are polyesters that were first developed more than 85 years ago [17]. They are tough resins synthesized from a polybasic acid, a polyhydric alcohol and a vegetable oil (a triglyceride) such as soya, castor, rap

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อ: วิธีการยืดอายุการใช้งานของวัสดุโพลีเมอร์อย่างใดอย่างหนึ่งคือการพัฒนาความสามารถในการรักษาตนเองโดยใช้วิธีฝัง microcapsules ที่ประกอบด้วยตัวแทนการรักษา ในงานนี้ microcapsules poly(melamine-urea-formaldehyde) (PMUF) อัลคิดเป็นน้ำมันปาล์มที่ประกอบด้วยผลิตของเมลามีนเรซิน ยูเรีย และฟอร์มาลดีไฮด์ที่นึ้หยดอนุภาคอัลลอยคิด ชุดของ microcapsules ทรงกลม และอิสระได้รับ คุณสมบัติทางเคมีของวัสดุหลักและเปลือกมีลักษณะ Attenuated รวมสะท้อนฟูริเยร์แปลงอินฟราเรดสเปกโทรสโก (เอทีอาร์-FTIR) และสเปกโทรสโกเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์โปรตอน (1H NMR) ส่วนที่แตกต่างเครื่องวิเคราะห์ (DSC) พบว่าการเปลี่ยนกระจกรอบ −15 ° C เนื่องจากอัลคิด และอุณหภูมิการหลอมเหลวประมาณ 200 ° c เนื่องจากเปลือก ผลวิเคราะห์ (TGA) Thermogravimetric แสดงให้เห็นว่าหลักและเปลือกที่ถูกลดความร้อนภายในช่วงอุณหภูมิ 200-600 องศาเซลเซียส กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (FESEM) ตรวจสอบการปล่อย microcapsule แตกพบว่าภายใน และหยาบภายนอกพื้นผิวที่เรียบของกระสุน ความแข็งแรงดัดและ microhardness (วิกเกอร์ส) ของสารประกอบอีพ็อกซี่หายได้ไม่มีผลกระทบกับการรวมตัวของ 1%-3% ของการ microcapsules ในเชิงของการรักษาปฏิกิริยาก็แสดงให้เห็น โดยการผสมของอัลคิดอีพ็อกซี่และ hardener ที่อัตราทดแตกต่างกัน ผสมสามารถรักษาได้อย่างง่ายดายจะไม่เหนียวหนักแข็งที่อุณหภูมิห้อง และสามารถตรวจสอบปฏิกิริยา โดยเอทีอาร์-FTIRคำสำคัญ: microcapsules ทรัพยากรหมุนเวียน อีพ็อกซี่ ความแข็งแรงดัด microhardness รักษาโรค1. บทนำความล้มเหลวของโพลิเมอร์มีโครงสร้างเริ่มต้นจากรอยแตกภายในวัสดุ กำลังมีความพยายามอย่างต่อเนื่องเพื่อเอาชนะความเสียหายของรอยแตก โดยบูรณาการวัสดุสามารถรักษาตนเอง บทรีวิวได้กล่าวถึงประเภทต่าง ๆ ของตนเองการรักษาวัสดุสิต [1] วิธีเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์อย่างใดอย่างหนึ่งคือการเก็บรักษาแทนใน microcapsules ที่ฝังตัวอยู่ในเมทริกซ์พอลิเมอร์แล้ว กระบวนการบำบัดจะถูกทริกเกอร์เมื่อรอยร้าวแตกร้าว microcapsules และปล่อยตัวแทนการรักษาเพื่อเติมเต็มช่องว่าง ต่อมา ตัวแทนการรักษาจะแข็งผ่านปฏิกิริยาเช่นปฏิกิริยากับเมตริกซ์เพื่อซ่อมแซมรอยร้าว และป้องกันความเสียหาย crosslinking จึง ยืดอายุการใช้งานของวัสดุมีหลายผลงานตีพิมพ์เกี่ยวกับการใช้งานของ microcapsules วัสดุรักษาตนเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในไม้แปรรูป กาว และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวแทนเลือกต่าง ๆ มีการนึ้ เช่น chlorobenzene [2], dimethyl norbornene เอส dicyclopentadiene (DCPD) [3], และ norbornene dicarboximide [4] Microcapsules น้ำมันลินสีดถูกใช้ในการรักษารอยแตกในฟิล์มสี [5] และอีพ็อกซี่เคลือบ [6, 7]เรซินยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ (UF) ใช้ในกาว พาร์ติเคิลบอร์ด และหล่อแบบวัตถุ มีการใช้งานเฉพาะเช่นการผลิตโพลิเมอร์เสริมใยธรรมชาติ [8] UF มีการใช้ในการเตรียม microcapsules เนื่องจากเหตุผลหลายประการ กระแทกแบบเปลือกหอยที่ปกป้องตัวแทนการรักษาได้ เก็บกัก UF จะฝากในเปลือก แบบผิวหยาบที่ช่วยในการยึดเกาะของ microcapsules กับเมทริกซ์พอลิเมอร์ [9,10,11] ในระหว่างการเตรียม ลิเมอร์น้ำหนักโมเลกุลต่ำก่อนเกิดจากการรวมตัวของยูเรียและฟอร์มาลดีไฮด์ในขั้นเริ่มต้น ต่อมา พอลิเมอร์ก่อนกลายเป็นติดบนพื้นผิวของวัสดุหลักกระจาย และพันธะแบบเชลล์ [12,13]หลิวและนักวิจัยร่วม [14] ได้รายงานการปรับเปลี่ยนของเรซิ poly(urea formaldehyde) (PUF) โดยการผสมยูเรียกับเมลามีนฟอร์มาลดีไฮด์ poly(melamine-urea-formaldehyde) ขึ้นรูปพอลิเมอร์ก่อน (PMUF) สำหรับเคลือบ 5-ethylidene-2-norbornene (ENB) และตัวแทน crosslinking Microcapsules กับเชลล์ PMUF ได้อย่างสมบูรณ์ และง่ายต่อการจัดการมากกว่าผู้ที่มีเปลือก PUF ทองและเพื่อนร่วมงาน [15] ได้แทนถึง 12 wt %ยูเรียกับเมลามีนในสูตร ซ่อนตัวเร เขารายงานว่า PMUF microcapsules แสดงได้ดีความต้านทานต่อตัวทำละลาย กรด และด่าง นักวิจัยอื่น ๆ [16] ได้แทน 1% – 5% ของยูเรียกับการจำหน่ายเมลามีนเรซิน Cymel 303® เป็นวัสดุเปลือก microcapsules DCPD ที่ประกอบด้วย Microcapsules แข็งแกร่งผสมกับเรซิ่นทันตกรรมบูรณะความหนืดได้ Nesterova และนักวิจัยร่วม [10] ได้เตรียม microcapsules อีพ็อกซี่เรซิ่น DCPD น้ำมันลินสีด และ alkylglycidyl อีเธอร์ใช้เรซิ่น PUF และ PMUF นอกจากนี้เขายังมีรายงานว่า เปลือกหอย PMUF มั่นคงขึ้น และได้ผลิตผลตอบแทนสูงAlkyds มีเตอร์ที่ครั้งแรกได้รับการพัฒนามากกว่า 85 ปี [17] พวกเขาจะยากเรซิ่นสังเคราะห์จากกรด polybasic มีแอลกอฮอล์ polyhydric และน้ำมันพืช (ไตรกลีเซอไรด์) เช่นถั่วเหลือง ละหุ่ง แร็ป

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ: หนึ่งในแนวทางที่จะยืดอายุการใช้งานบริการของวัสดุพอลิเมอคือการพัฒนาความสามารถในการรักษาตนเองโดยวิธีการของไมโครแคปซูลฝังตัวที่มีตัวแทนการรักษา ในงานนี้โพลี (เมลามีนยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์) (PMUF) ไมโครแคปซูลที่มีอัลคิดปาล์มน้ำมันที่ใช้ผลิตโดยพอลิเมอเรซินเมลามีน, ยูเรียและดีไฮด์ที่ห่อหุ้มหยดอนุภาคอัลคิดที่ถูกระงับ ชุดของไมโครแคปซูลทรงกลมและฟรีไหลที่ได้รับ คุณสมบัติทางเคมีของหลักและเปลือกวัสดุที่มีลักษณะโดยรวมลดสะท้อนฟูเรียร์อินฟราเรด (ATR-FTIR) และโปรตอนนิวเคลียร์สเปกโทรสโกด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (1H-NMR) Differential Scanning (DSC) การวิเคราะห์แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่กระจกรอบ -15 ° C เนื่องจากอัลคิดและมีอุณหภูมิหลอมละลายที่ประมาณ 200 องศาเซลเซียสเนื่องจากเปลือก การวิเคราะห์สมบัติทางความร้อน (TGA) ผลการศึกษาพบว่าเปลือกหลักและย่อยสลายความร้อนภายในช่วงอุณหภูมิ 200-600 องศาเซลเซียส สนามการปล่อยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (FESEM) ตรวจสอบของไมโครแคปซูลแตกแสดงให้เห็นด้านในและด้านนอกขรุขระพื้นผิวเรียบของเปลือก ความแข็งแรงดัดและความแข็ง (วิคเกอร์) ของสารอีพ็อกซี่รักษาให้หายขาดไม่ได้รับผลกระทบกับการรวมตัวกันของ 1% -3% ของไมโครแคปซูล ศักยภาพของปฏิกิริยาการรักษาก็แสดงให้เห็นโดยการผสมจำนวนเล็ก ๆ ของอัลคิดด้วยอีพ็อกซี่และ hardener ในอัตราส่วนที่แตกต่างกัน ผสมผสานได้อย่างง่ายดายสามารถรักษาให้เป็นของแข็งอย่างหนักไม่เหนียวเหนอะหนะที่อุณหภูมิห้องและปฏิกิริยาที่อาจจะตรวจสอบโดย ATR-FTIR.
คำสำคัญ: ไมโครแคปซูล; ทรัพยากรหมุนเวียน; อีพ็อกซี่; ความแข็งแรงดัด; ความแข็ง; ตนเอง
1 บทนำ
ความล้มเหลวของพอลิเมอโครงสร้างเริ่มต้นจากรอยแตกภายในวัสดุ พยายามอย่างต่อเนื่องที่มีการทำที่จะเอาชนะความเสียหายของรอยแตกโดยการบูรณาการความสามารถในการรักษาตัวเองกับวัสดุ บทความรีวิวที่ผ่านมาได้กล่าวถึงประเภทต่างๆของตนเองวัสดุนาโนคอมโพสิต [1] หนึ่งในวิธีการที่จะบรรลุวัตถุประสงค์นี้คือการเก็บตัวแทนในไมโครแคปซูลที่ฝังเข้าไปในเมทริกซ์โพลิเมอร์รักษา กระบวนการบำบัดจะถูกเรียกเมื่อรอยแตกแตกไมโครแคปซูลและปล่อยตัวแทนการรักษาเพื่อเติมเต็มช่องว่าง ต่อมาตัวแทนการรักษาจะแข็งผ่านปฏิกิริยาเช่นเชื่อมขวางกับกลุ่มปฏิกิริยาบางอย่างของเมทริกซ์ในการซ่อมแซมรอยแตกและป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายต่อดังนั้นการขยายอายุการใช้งานของวัสดุ.
มีสิ่งพิมพ์ที่ผ่านมาจำนวนมากในการใช้งานของไมโครแคปซูลในตนเองมี วัสดุที่สะดุดตาในการเคลือบกาวและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ตัวแทนที่เลือกต่างๆได้รับการห่อหุ้มเช่นคลอโร [2], เอสเตอร์ dimethyl norbornene และ dicyclopentadiene (DCPD) [3] และ norbornene dicarboximide [4] ไมโครแคปซูลของน้ำมันลินสีดถูกนำมาใช้ในการรักษารอยแตกในฟิล์มสี [5] และสารเคลือบอีพ็อกซี่ [6,7].
ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ (UF) เรซินที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในกาวไม้อัดและแม่พิมพ์วัตถุ มันได้ถูกนำมาใช้ในการใช้งานเฉพาะเช่นการผลิตเส้นใยโพลิเมอร์ธรรมชาติ [8] UF ได้ถูกนำมาใช้ในการจัดทำไมโครแคปซูลเนื่องจากสาเหตุหลายประการ มันสามารถเชื่อมขวางในรูปแบบเปลือกหอยที่ปกป้องตัวแทนการรักษา อนุภาคนาโนของ UF จะฝากในเปลือกในรูปแบบพื้นผิวขรุขระที่ช่วยในการยึดเกาะของไมโครแคปซูลที่มีเมทริกซ์โพลิเมอร์ [9,10,11] ในระหว่างการเตรียมที่ต่ำน้ำหนักโมเลกุล pre-Polymer ที่ถูกสร้างขึ้นจากการรวมตัวของยูเรียและฟอร์มาลดีไฮด์ในระยะเริ่มแรก ต่อจากนั้นก่อนจะกลายเป็นพอลิเมอแนบลงบนพื้นผิวของวัสดุหลักกระจายตัวและเกิดการในรูปแบบเปลือก [12,13].
หลิวนักวิจัยและผู้ร่วม [14] มีรายงานว่ามีการปรับเปลี่ยนของโพลี (ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์) (ที่ PUF) เรซิน โดยการผสมยูเรียเมลามีนฟอร์มาลดีไฮด์ก่อนพอลิเมอขึ้นรูปโพลี (เมลามีนยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์) (PMUF) สำหรับห่อหุ้มเซลล์แสงอาทิตย์ 5 ethylidene-2-norbornene (ENB) และตัวแทนของการเชื่อมขวาง ไมโครแคปซูลที่มีเปลือก PMUF มีประสิทธิภาพมากขึ้นและง่ายต่อการจัดการกว่าผู้ที่มีเปลือก PUF ตองและเพื่อนร่วมงาน [15] ได้เปลี่ยนได้ถึง 12% โดยน้ำหนักของปุ๋ยยูเรียเมลามีนในการกำหนดที่จะแค็ปซูลอีพ็อกซี่เรซิน พวกเขารายงานว่าไมโครแคปซูล PMUF แสดงความต้านทานที่ดีกับตัวทำละลายกรดและด่าง นักวิจัยอื่น ๆ [16] มาแทนที่ 1% -5% ของยูเรียที่มีเมลามีนเรซินใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ Cymel 303®เป็นวัสดุเปลือกแคปซูลเล็กบรรจุ DCPD ไมโครแคปซูลที่แข็งแกร่งพอที่จะทนผสมกับเรซินทันตกรรมบูรณะหนืด Nesterova นักวิจัยและผู้ร่วม [10] ได้เตรียมไมโครแคปซูลของเรซินอีพอกซี่ DCPD, น้ำมันลินสีดและอีเทอร์ alkylglycidyl ใช้ทั้ง PUF และ PMUF เรซิน พวกเขายังมีรายงานว่าเปลือกหอย PMUF มีเสถียรภาพมากขึ้นและมีการผลิตผลผลิตสูง.
Alkyds มี polyesters ที่ถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกกว่า 85 ปีที่ผ่านมา [17] พวกเขามีความยากเรซินสังเคราะห์จากกรด polybasic, เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ polyhydric และน้ำมันพืช (ไตรกลีเซอไรด์) เช่นถั่วเหลืองละหุ่ง, แร็พ