An'anaviy poliuretan qoplamalarining shikastlanishga moyilligi va o'z-o'zini tiklash qobiliyatiga ega emasligi muammosini hal qilish uchun tadqiqotchilar Diels-Alder (DA) sikloqo'shilish mexanizmi orqali 5% va 10% og'irlikdagi tiklovchi vositalarni o'z ichiga olgan o'z-o'zini tiklovchi poliuretan qoplamalarini ishlab chiqdilar. Natijalar shuni ko'rsatadiki, tiklovchi vositalarni qo'shish qoplamaning qattiqligini 3%–12% ga oshiradi va 120 °C da 30 daqiqa ichida 85,6%–93,6% tirnalishni tiklash samaradorligiga erishadi, bu esa qoplamalarning xizmat qilish muddatini sezilarli darajada uzaytiradi. Ushbu tadqiqot muhandislik materiallarining sirtini himoya qilish uchun innovatsion yechimni taqdim etadi.
Muhandislik materiallari sohasida qoplama materiallaridagi mexanik shikastlanishlarni tuzatish uzoq vaqtdan beri katta muammo bo'lib kelgan. An'anaviy poliuretan qoplamalari ob-havoga chidamlilik va yopishishni ajoyib darajada namoyon etsa-da, tirnalishlar yoki yoriqlar paydo bo'lgandan so'ng ularning himoya xususiyatlari tezda yomonlashadi. Biologik o'z-o'zini tiklash mexanizmlaridan ilhomlanib, olimlar dinamik kovalent bog'lanishlarga asoslangan o'z-o'zini tiklash materiallarini o'rganishni boshladilar, Diels-Alder (DA) reaksiyasi yumshoq reaksiya sharoitlari va qulay qaytaruvchanligi tufayli katta e'tiborga sazovor bo'ldi. Biroq, mavjud tadqiqotlar asosan chiziqli poliuretan tizimlariga qaratilgan bo'lib, o'zaro bog'langan poliuretan kukunli qoplamalarida o'z-o'zini tiklash xususiyatlarini o'rganishda bo'shliq qoldirdi.
Ushbu texnik to'siqni yengib o'tish uchun mahalliy tadqiqotchilar gidroksillangan poliester qatronlar tizimiga ikkita DA davolash vositasini - furan-malein angidrid va furan-bismaleimidni innovatsion ravishda kiritib, ajoyib o'z-o'zini davolash xususiyatlariga ega poliuretan kukunli qoplamasini yaratdilar. Tadqiqotda davolash vositalarining tuzilishini tasdiqlash uchun ¹H NMR, DA/retro-DA reaksiyalarining qaytarilishini tekshirish uchun differentsial skanerlash kalorimetriyasi (DSC) va qoplamalarning mexanik xususiyatlari va sirt xususiyatlarini tizimli ravishda baholash uchun sirt profilometriyasi bilan birga nanoindentatsiya texnikalari qo'llanildi.
Asosiy eksperimental texnikalar nuqtai nazaridan, tadqiqot guruhi dastlab ikki bosqichli usul yordamida gidroksil o'z ichiga olgan DA shifobaxsh moddalarini sintez qildi. Keyinchalik, 5% va 10% shifobaxsh moddalarni o'z ichiga olgan poliuretan kukunlari eritma aralashtirish orqali tayyorlandi va elektrostatik purkash yordamida po'lat substratlarga surtildi. Shifobaxsh moddalarsiz nazorat guruhlari bilan taqqoslash orqali shifobaxsh moddalar konsentratsiyasining material xususiyatlariga ta'siri tizimli ravishda o'rganildi.
1.NMR tahlili shifobaxsh agent tuzilishini tasdiqlaydi
1 H NMR spektrlari shuni ko'rsatdiki, amin qo'shilgan furan-malein angidrid (HA-1) δ = 3.07 ppm va 5.78 ppm da xarakterli DA halqa cho'qqilarini namoyish etdi, furan-bismaleimid qo'shimchasi (HA-2) esa δ = 4.69 ppm da odatiy DA bog'lanish proton signalini namoyish etdi, bu esa davolovchi vositalarning muvaffaqiyatli sintezini tasdiqladi.
2.DSC issiqlik bilan qaytariladigan xususiyatlarni ochib beradi
DSC egri chiziqlari shuni ko'rsatdiki, davolovchi vositalarni o'z ichiga olgan namunalarda DA reaksiyasi uchun endotermik cho'qqilar 75 °C da va retro-DA reaksiyasi uchun xarakterli cho'qqilar 110–160 °C oralig'ida kuzatilgan. Cho'qqi maydoni davolovchi vositalar miqdori yuqori bo'lgan sari oshib boradi va bu ajoyib termal qaytaruvchanlikni namoyish etadi.
3.Nanoindentatsiya sinovlari qattiqlikning yaxshilanishini ko'rsatadi
Chuqurlikka sezgir nanoindentatsiya sinovlari shuni ko'rsatdiki, 5% va 10% og'irlikdagi tiklovchi vositalar qo'shilishi qoplama qattiqligini mos ravishda 3% va 12% ga oshirdi. Tiklovchi vositalar va poliuretan matritsasi o'rtasida hosil bo'lgan o'zaro bog'langan tarmoq tufayli 8500 nm chuqurlikda ham 0,227 GPa qattiqlik qiymati saqlanib qoldi.
4.Sirt morfologiyasi tahlili
Sirt pürüzlülüğü sinovlari shuni ko'rsatdiki, sof poliuretan qoplamalari substratning Rz qiymatini 86% ga kamaytirdi, shu bilan birga, davolovchi vositalar bilan qoplangan qoplamalar kattaroq zarrachalar mavjudligi sababli pürüzlülükning biroz oshishini ko'rsatdi. FESEM tasvirlari davolovchi vosita zarrachalari natijasida yuzaga keladigan sirt teksturasidagi o'zgarishlarni vizual ravishda ko'rsatdi.
5.Chizmalarni davolash samaradorligidagi yutuq
Optik mikroskopiya kuzatuvlari shuni ko'rsatdiki, 10% og'irlikdagi davolovchi vositani o'z ichiga olgan qoplamalar, 120 °C da 30 daqiqa davomida issiqlik bilan ishlov berilgandan so'ng, tirnalish kengligining 141 mkm dan 9 mkm gacha kamaygan va 93,6% da davolovchi samaradorlikka erishgan. Bu ko'rsatkich chiziqli poliuretan tizimlari uchun mavjud adabiyotlarda xabar qilinganidan ancha yuqori.
Next Materials jurnalida chop etilgan ushbu tadqiqot bir nechta yangiliklarni taklif etadi: Birinchidan, ishlab chiqilgan DA bilan modifikatsiyalangan poliuretan kukunli qoplamalar yaxshi mexanik xususiyatlarni o'z-o'zini tiklash qobiliyati bilan birlashtiradi va 12% gacha qattiqlikni yaxshilaydi. Ikkinchidan, elektrostatik purkash texnologiyasidan foydalanish o'zaro bog'langan tarmoq ichidagi o'zaro bog'langan vositalarning bir tekis tarqalishini ta'minlaydi va an'anaviy mikrokapsula texnikalariga xos bo'lgan joylashuv noaniqligini bartaraf etadi. Eng muhimi, bu qoplamalar nisbatan past haroratda (120 °C) yuqori o'sish samaradorligiga erishadi va mavjud adabiyotlarda qayd etilgan 145 °C o'sish haroratiga nisbatan sanoatda ko'proq qo'llanilishi mumkin. Tadqiqot nafaqat muhandislik qoplamalarining xizmat muddatini uzaytirishning yangi yondashuvini taqdim etadi, balki "o'sish agenti konsentratsiyasi-samaradorlik" munosabatini miqdoriy tahlil qilish orqali funktsional qoplamalarning molekulyar dizayni uchun nazariy asos yaratadi. Kelajakda o'sish agentlaridagi gidroksil miqdorini va uretdion o'zaro bog'lovchilarining nisbatini optimallashtirish o'z-o'zini tiklash qoplamalarining ishlash chegaralarini yanada oshirishi kutilmoqda.
Nashr vaqti: 2025-yil 15-sentabr