Гадәти полиуретан капламаларының зарарлануга бирешүчәнлеге һәм үз-үзен төзәтү сәләте булмавы мәсьәләсен хәл итү өчен, тикшеренүчеләр Diels-Alder (DA) циклокушма механизмы аша 5% авырлык% һәм 10% авырлык% төзәтү агентларын үз эченә алган үз-үзен төзәтә торган полиуретан капламалар эшләделәр. Нәтиҗәләр күрсәткәнчә, төзәтү агентларын куллану каплама катылыгын 3%–12% ка арттыра һәм 120 °C температурада 30 минут эчендә 85,6%–93,6% сызыкларны төзәтү нәтиҗәлелегенә ирешә, бу капламаларның хезмәт итү вакытын сизелерлек озайта. Бу тикшеренү инженерлык материалларының өслеген саклау өчен инновацион чишелеш тәкъдим итә.
Инженерлык материаллары өлкәсендә каплау материалларындагы механик зыянны төзәтү күптәннән зур проблема булып тора. Традицион полиуретан каплаулары һава торышына бик яхшы чыдамлык һәм адгезия күрсәтсәләр дә, тырналу яки ярылулар барлыкка килгәч, аларның саклау функцияләре тиз начарая. Биологик үз-үзен төзәтү механизмнарыннан илһамланып, галимнәр динамик ковалент бәйләнешләргә нигезләнгән үз-үзен төзәтә торган материалларны өйрәнә башладылар, Дильс-Альдер (DA) реакциясе үзенең җиңел реакция шартлары һәм уңай кире кайтучанлыгы аркасында зур игътибар җәлеп итә. Ләкин, гамәлдәге тикшеренүләр, нигездә, сызыклы полиуретан системаларына юнәлтелгән, бу исә аркылы бәйләнгән полиуретан порошок каплауларында үз-үзен төзәтү үзенчәлекләрен өйрәнүдә бушлык калдыра.
Бу техник киртәне узу өчен, ил тикшеренүчеләре гидроксилланган полиэстер сумала системасына ике DA дәвалау агентын - фуран-малеин ангидриды һәм фуран-бисмалеимидны инновацион рәвештә керттеләр, үз-үзен дәвалау үзлекләренә ия полиуретан порошок каплавын эшләделәр. Тикшеренүдә дәвалау агентларының структурасын раслау өчен ¹H ЯМР, DA/ретро-DA реакцияләренең кире кайтуын тикшерү өчен дифференциаль сканерлау калориметриясе (DSC) һәм каплауларның механик үзлекләрен һәм өслек үзенчәлекләрен системалы рәвештә бәяләү өчен наноиндентация ысуллары, шулай ук өслек профилометриясе кулланылды.
Төп эксперименталь ысулларга килгәндә, тикшеренү төркеме башта ике этаплы ысул кулланып гидроксиллы DA дәвалаучы агентларын синтезлады. Аннары, эретмә кушу юлы белән 5% һәм 10% дәвалаучы агентлар булган полиуретан порошоклары әзерләнде һәм электростатик сиптерү ярдәмендә корыч субстратларга сөртелде. Дәвалаучы агентлар булмаган контроль төркемнәр белән чагыштырып, дәвалаучы агент концентрациясенең материал үзлекләренә йогынтысы системалы рәвештә тикшерелде.
1.ЯМР анализы дәвалаучы агент структурасын раслый
1 H ЯМР спектрлары күрсәткәнчә, амин белән кертелгән фуран-малеин ангидриды (HA-1) δ = 3,07 ppm һәм 5,78 ppm да үзенчәлекле DA боҗрасы пикларын күрсәтте, ә фуран-бисмалеимид аддукты (HA-2) δ = 4,69 ppm да типик DA бәйләнеш протон сигналын күрсәтте, бу дәвалаучы агентларның уңышлы синтезын раслады.
2.DSC җылылык белән кире кайтарыла торган үзенчәлекләрне ача
DSC кәкреләре күрсәткәнчә, дәвалаучы агентларны үз эченә алган үрнәкләрдә 75 °C температурада DA реакциясе өчен эндотермик пиклар, ә ретро-DA реакциясе өчен характерлы пиклар 110–160 °C диапазонында күзәтелә. Дәвалаучы агентлар күләме югарырак булган саен, пик мәйданы да арта, бу бик яхшы термик кире кайтучанлыкны күрсәтә.
3.Наноиндентация сынаулары катылыкның яхшыруын күрсәтә
Тирәнлеккә сизгер наноинденция сынаулары күрсәткәнчә, 5 авырлык% һәм 10 авырлык% лы дәвалау агентлары өстәү каплау катылыгын 3% һәм 12% ка арттырган. Хәтта 8500 нм тирәнлектә дә 0,227 ГПа катылык күрсәткече сакланган, бу дәвалау агентлары һәм полиуретан матрицасы арасында формалашкан аркылы бәйләнгән челтәр белән бәйле.
4.Өслек морфологиясен анализлау
Өслекнең тигезсезлеген тикшерү нәтиҗәләре күрсәткәнчә, чиста полиуретан каплаулары нигезнең Rz кыйммәтен 86% ка киметә, ә төзәлүче матдәләр белән каплаулар зуррак кисәкчәләр булу сәбәпле, тигезсезлекнең бераз артуын күрсәтә. FESEM рәсемнәре төзәлүче матдә кисәкчәләре нәтиҗәсендә өслек текстурасындагы үзгәрешләрне визуаль рәвештә күрсәтә.
5.Тырнауларны дәвалау нәтиҗәлелегендә ачыш
Оптик микроскопия күзәтүләре күрсәткәнчә, 10 авырлык проценты булган дәвалаучы матдәләрне үз эченә алган капламалар, 120 °C температурада 30 минут дәвамында җылылык белән эшкәрткәннән соң, тырналу киңлегенең 141 мкм дан 9 мкм га кадәр кимүен күрсәтте, шуның белән дәвалау нәтиҗәлелеге 93,6% тәшкил итте. Бу күрсәткеч сызыклы полиуретан системалары өчен гамәлдәге әдәбиятта күрсәтелгәннән күпкә югарырак.
Next Materials журналында бастырылган бу тикшеренү күпсанлы инновацияләр тәкъдим итә: Беренчедән, эшләнгән DA белән модификацияләнгән полиуретан порошок капламалары яхшы механик үзлекләрне үз-үзен төзәтү сәләте белән берләштерә, катылыкны 12% ка кадәр яхшыртуга ирешә. Икенчедән, электростатик сиптерү технологиясен куллану төзәтү агентларының кросс-бәйләнешле челтәр эчендә тигез таралуын тәэмин итә, традицион микрокапсула техникаларына хас булган позицияләү төгәлсезлеген бетерә. Иң мөһиме, бу капламалар чагыштырмача түбән температурада (120 °C) югары төзәтү нәтиҗәлелегенә ирешә, бу гамәлдәге әдәбиятта күрсәтелгән 145 °C төзәтү температурасы белән чагыштырганда сәнәгатьтә куллану мөмкинлеген арттыра. Бу тикшеренү инженерлык капламаларының хезмәт итү вакытын озайту өчен яңа алым гына түгел, ә "төзәтүче агент концентрациясе-эшчәнлек" мөнәсәбәтен санлы анализлау аша функциональ капламаларның молекуляр дизайны өчен теоретик нигез булдыра. Төзәтүче агентлардагы гидроксил күләмен һәм уретдион кросс-бәйләнешле капламалар нисбәтен киләчәктә оптимальләштерү үз-үзен төзәтү капламаларының эшчәнлек чикләрен тагын да арттырыр дип көтелә.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 15 сентябре