Кадимки полиуретан каптамаларынын бузулууга жакын жана өзүн-өзү калыбына келтирүү мүмкүнчүлүгүнүн жоктугу маселесин чечүү үчүн, изилдөөчүлөр Diels-Alder (DA) циклокошуу механизми аркылуу 5% жана 10% айыктыруучу агенттерди камтыган өзүн-өзү калыбына келтирүүчү полиуретан каптамаларын иштеп чыгышты. Жыйынтыктар айыктыруучу агенттерди кошуу каптаманын катуулугун 3%–12% га жогорулатаарын жана 120 °C температурада 30 мүнөттүн ичинде 85,6%–93,6% тырмалуудан айыктыруунун натыйжалуулугуна жетерин, бул каптамалардын кызмат мөөнөтүн бир кыйла узартаарын көрсөтүп турат. Бул изилдөө инженердик материалдардын бетин коргоо үчүн инновациялык чечимди сунуштайт.
Инженердик материалдар жаатында каптоочу материалдардагы механикалык бузулууларды оңдоо көптөн бери чоң кыйынчылык жаратып келет. Салттуу полиуретан каптоолору аба ырайынын таасирине мыкты туруктуулукту жана адгезияны көрсөтсө да, алардын коргоочу касиети чийик же жарака пайда болгондон кийин тез начарлайт. Биологиялык өзүн-өзү калыбына келтирүү механизмдеринен шыктанып, окумуштуулар динамикалык коваленттик байланыштарга негизделген өзүн-өзү калыбына келтирүүчү материалдарды изилдей башташты, Дильс-Альдер (DA) реакциясы жумшак реакция шарттары жана жагымдуу кайтарымдуулугунан улам олуттуу көңүл бурууга ээ болду. Бирок, учурдагы изилдөөлөр негизинен сызыктуу полиуретан системаларына багытталган, бул кайчылаш байланышкан полиуретан порошок каптоолорундагы өзүн-өзү калыбына келтирүүчү касиеттерди изилдөөдө боштук калтырды.
Бул техникалык тоскоолдукту жеңүү үчүн, ата мекендик изилдөөчүлөр гидроксилденген полиэстер чайыр системасына эки DA айыктыруучу агентти — фуран-малеин ангидридин жана фуран-бисмалеимидди — инновациялык түрдө киргизип, эң сонун өзүн-өзү айыктыруучу касиетке ээ полиуретан порошок каптоосун иштеп чыгышты. Изилдөөдө айыктыруучу агенттердин түзүлүшүн ырастоо үчүн ¹H ЯМР, DA/ретро-DA реакцияларынын кайтарымдуулугун текшерүү үчүн дифференциалдык сканерлөө калориметриясы (DSC) жана каптоолордун механикалык касиеттерин жана беттик мүнөздөмөлөрүн системалуу түрдө баалоо үчүн беттик профилометрия менен бирге наноиндентация ыкмалары колдонулган.
Негизги эксперименталдык ыкмалар жагынан алганда, изилдөө тобу алгач гидроксил камтыган DA айыктыруучу агенттерин эки баскычтуу ыкманы колдонуу менен синтездеген. Андан кийин, 5% жана 10% айыктыруучу агенттерди камтыган полиуретан порошоктору эритме аралаштыруу жолу менен даярдалып, электростатикалык чачыратуу менен болоттон жасалган субстраттарга колдонулган. Айыктыруучу агенттери жок контролдук топтор менен салыштыруу аркылуу, айыктыруучу агенттин концентрациясынын материалдык касиеттерге тийгизген таасири системалуу түрдө изилденген.
1.ЯМР анализи айыктыруучу агенттин түзүлүшүн тастыктайт
1 H ЯМР спектрлери амин кошулган фуран-малеин ангидриди (HA-1) δ = 3,07 ppm жана 5,78 ppmде мүнөздүү DA шакекче чокуларын көрсөткөнүн, ал эми фуран-бисмалеимид аддукту (HA-2) δ = 4,69 ppmде типтүү DA байланыш протон сигналын көрсөткөнүн, бул айыктыруучу агенттердин ийгиликтүү синтезин тастыктаганын көрсөттү.
2.DSC жылуулук менен кайтарылуучу мүнөздөмөлөрүн ачып берет
DSC ийри сызыктары айыктыруучу агенттерди камтыган үлгүлөрдө DA реакциясы үчүн эндотермикалык чокулар 75 °C температурада жана ретро-DA реакциясы үчүн мүнөздүү чокулар 110–160 °C диапазонунда көрсөтүлгөнүн көрсөттү. Чоку аянты айыктыруучу агенттин курамы жогорулаган сайын көбөйүп, эң сонун жылуулук кайтарымдуулугун көрсөттү.
3.Наноиндентация тесттери катуулуктун жакшырганын көрсөтөт
Тереңдикке сезгич наноиндентациялык сыноолор 5% жана 10% айыктыруучу агенттерди кошуу каптоо катуулугун тиешелүү түрдө 3% жана 12% га жогорулаткандыгын көрсөттү. Айыктыруучу агенттер менен полиуретан матрицасынын ортосунда пайда болгон кайчылаш байланышкан тармакка байланыштуу 8500 нм тереңдикте да 0,227 ГПа катуулук мааниси сакталып калган.
4.Беттик морфологиялык анализ
Беттин оройлугун текшерүү таза полиуретан каптамалары субстраттын Rz маанисин 86% га төмөндөткөнүн көрсөттү, ал эми айыктыруучу агенттери бар каптамалар чоңураак бөлүкчөлөрдүн болушунан улам оройлуктун бир аз жогорулаганын көрсөттү. FESEM сүрөттөрү айыктыруучу агенттин бөлүкчөлөрүнөн келип чыккан беттик текстуранын өзгөрүшүн визуалдык түрдө чагылдырды.
5.Тырмактарды айыктыруунун натыйжалуулугундагы чоң жетишкендик
Оптикалык микроскопиялык байкоолор көрсөткөндөй, 10% айыктыруучу агентти камтыган каптоолор 120°C температурада 30 мүнөт жылуулук менен иштетилгенден кийин, чийилген жерлердин туурасы 141 мкмден 9 мкмге чейин азайып, 93,6% айыктыруу натыйжалуулугуна жетишкен. Бул көрсөткүч сызыктуу полиуретан системалары боюнча учурдагы адабиятта билдирилген көрсөткүчтөн бир топ жогору.
Next Materials журналында жарыяланган бул изилдөө бир нече инновацияларды сунуштайт: Биринчиден, иштелип чыккан DA менен модификацияланган полиуретан порошок каптамалары жакшы механикалык касиеттерди өзүн-өзү калыбына келтирүү мүмкүнчүлүгү менен айкалыштырып, 12% га чейин катуулукту жакшыртууга жетишет. Экинчиден, электростатикалык чачыратуу технологиясын колдонуу кайчылаш байланышкан тармактын ичинде калыбына келтирүүчү агенттердин бирдей дисперсиясын камсыз кылат, салттуу микрокапсула ыкмаларына мүнөздүү болгон позициялоодогу так эместикти жеңет. Эң негизгиси, бул каптамалар салыштырмалуу төмөн температурада (120 °C) жогорку калыбына келтирүү натыйжалуулугуна жетишет, бул учурдагы адабиятта билдирилген 145 °C калыбына келтирүү температурасына салыштырмалуу өнөр жайда көбүрөөк колдонулушун камсыз кылат. Изилдөө инженердик каптамалардын кызмат мөөнөтүн узартуунун жаңы ыкмасын гана камсыз кылбастан, ошондой эле "айыктыруучу агенттин концентрациясы-натыйжалуулук" байланышын сандык талдоо аркылуу функционалдык каптамалардын молекулярдык дизайны үчүн теориялык алкакты түзөт. Айыктыруучу агенттердеги гидроксил курамын жана уретдион кайчылаш байланыштыргычтарынын катышын келечекте оптималдаштыруу өзүн-өзү калыбына келтирүүчү каптамалардын иштөө чегин андан ары жогорулатат деп күтүлүүдө.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 15-сентябры