Уламжлалт полиуретан бүрхүүл нь гэмтэх хандлагатай, өөрөө эдгэрэх чадваргүй байдаг асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд судлаачид Diels-Alder (DA) цикло нэмэлт механизмаар дамжуулан 5 жингийн% ба 10 жингийн% эдгэрэлтийн бодис агуулсан өөрөө эдгэрдэг полиуретан бүрхүүл боловсруулсан. Үр дүнгээс харахад эдгэрэлтийн бодисыг оруулснаар бүрхүүлийн хатуулгийг 3%-12%-иар нэмэгдүүлж, 120°C-д 30 минутын дотор 85.6%-93.6% хүртэл зураас эдгэрэлтийн үр ашгийг бий болгож, бүрхүүлийн ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц уртасгадаг болохыг харуулж байна. Энэхүү судалгаа нь инженерийн материалын гадаргууг хамгаалах шинэлэг шийдлийг санал болгож байна.
Инженерийн материалын салбарт бүрэх материалын механик эвдрэлийг засах нь удаан хугацааны турш томоохон сорилт байсаар ирсэн. Уламжлалт полиуретан бүрхүүл нь цаг агаарын тэсвэртэй байдал, наалдац сайтай байдаг ч зураас эсвэл хагарал үүссэний дараа хамгаалалтын гүйцэтгэл нь хурдан мууддаг. Биологийн өөрөө эдгэрэх механизмаас санаа авсан эрдэмтэд динамик ковалент холбоонд суурилсан өөрөө эдгэрдэг материалыг судалж эхэлсэн бөгөөд Диелс-Алдер (DA) урвал нь зөөлөн урвалын нөхцөл, таатай эргэлттэй байдлаасаа болж ихээхэн анхаарал татаж байна. Гэсэн хэдий ч одоо байгаа судалгаанууд нь голчлон шугаман полиуретан системд анхаарлаа хандуулж байгаа нь хөндлөн холбоос бүхий полиуретан нунтаг бүрхүүлийн өөрөө эдгэрэх шинж чанарыг судлахад цоорхой үлдээж байна.
Энэхүү техникийн саадыг даван туулахын тулд дотоодын судлаачид гидроксилжүүлсэн полиэстр давирхайн системд фуран-малеины ангидрид ба фуран-бисмалеимид гэсэн хоёр DA эдгээх бодисыг шинэлэг байдлаар нэвтрүүлж, маш сайн өөрөө эдгээх шинж чанартай полиуретан нунтаг бүрхүүл боловсруулсан. Судалгаанд эдгээх бодисын бүтцийг баталгаажуулахын тулд ¹H NMR, DA/ретро-DA урвалын буцаалтыг баталгаажуулахын тулд дифференциал сканнердах калориметр (DSC), мөн бүрхүүлийн механик шинж чанар, гадаргуугийн шинж чанарыг системтэйгээр үнэлэхийн тулд гадаргуугийн профилометрийн хамт наноиндентацийн техникийг ашигласан.
Туршилтын гол техникийн хувьд судалгааны баг анх гидроксил агуулсан DA эдгээх бодисыг хоёр үе шаттай аргаар нэгтгэсэн. Үүний дараа 5 жингийн% ба 10 жингийн% эдгээх бодис агуулсан полиуретан нунтагыг хайлмал хольцоор бэлтгэж, электростатик шүрших замаар ган суурь дээр түрхсэн. Эдгээх бодисгүй хяналтын бүлгүүдтэй харьцуулж, эдгээх бодисын концентрацийн материалын шинж чанарт үзүүлэх нөлөөллийг системтэйгээр судалсан.
1.NMR шинжилгээ нь эдгээх бодисын бүтцийг баталгаажуулдаг
1 H NMR спектрүүд нь амин оруулсан фуран-малеины ангидрид (HA-1) нь δ = 3.07 ppm ба 5.78 ppm-д DA цагирагны онцлог оргилуудыг харуулсан бол фуран-бисмалеимид нэмэлт (HA-2) нь δ = 4.69 ppm-д DA холбооны протоны ердийн дохиог харуулсан нь эдгээх бодисын амжилттай нийлэгжилтийг баталгаажуулсан болохыг харуулсан.
2.DSC нь дулааны эргэлттэй шинж чанаруудыг илчилдэг
DSC муруйнууд нь эдгээх бодис агуулсан дээжинд DA урвалын эндотермик оргилууд 75 °C-д, ретро-DA урвалын онцлог оргилууд 110-160 °C-ийн хооронд байгааг харуулсан. Эдгээх бодисын агууламж өндөр байх тусам оргил талбай нэмэгдэж, дулааны эргэлт маш сайн байгааг харуулсан.
3.Наноиндентацийн туршилтууд нь хатуулгийн сайжирсныг харуулж байна
Гүнд мэдрэмтгий наноиндентацийн туршилтаар 5 жингийн% ба 10 жингийн% эдгээх бодис нэмэхэд бүрхүүлийн хатуулгийг тус тус 3% ба 12%-иар нэмэгдүүлсэн болохыг тогтоожээ. Эдгээх бодис ба полиуретан матрицын хооронд үүссэн хөндлөн холбоос сүлжээтэй холбоотойгоор 8500 нм гүнд ч хатуулгийн утга 0.227 ГПа хэвээр байв.
4.Гадаргуугийн морфологийн шинжилгээ
Гадаргуугийн барзгаржилтын туршилтаар цэвэр полиуретан бүрхүүл нь суурь материалын Rz утгыг 86%-иар бууруулсан бол эдгээх бодистой бүрхүүл нь илүү том хэсгүүд байгаагаас болж барзгаржилт бага зэрэг нэмэгдсэн болохыг харуулсан. FESEM зургууд нь эдгээх бодисын хэсгүүдээс үүдэлтэй гадаргуугийн бүтцийн өөрчлөлтийг нүдээр харуулсан.
5.Зураас эдгээх үр ашгийн нээлт
Оптик микроскопын ажиглалтаар 120°C-д 30 минутын турш дулааны боловсруулалт хийсний дараа 10 жингийн% эдгээх бодис агуулсан бүрхүүлүүд нь зураасны өргөнийг 141 μм-ээс 9 μм болгон бууруулж, эдгэрэлтийн үр ашгийг 93.6% болгосон нь шугаман полиуретан системийн одоогийн уран зохиолд мэдээлсэн үзүүлэлтээс хамаагүй илүү үзүүлэлт юм.
Next Materials сэтгүүлд нийтлэгдсэн энэхүү судалгаа нь олон шинэлэг зүйлийг санал болгож байна: Нэгдүгээрт, боловсруулсан DA-өөрчлөгдсөн полиуретан нунтаг бүрхүүл нь сайн механик шинж чанарыг өөрөө эдгэрэх чадвартай хослуулж, хатуулгийг 12% хүртэл сайжруулсан. Хоёрдугаарт, электростатик шүрших технологийг ашиглах нь хөндлөн холбоос сүлжээнд эдгэрэлтийн бодисыг жигд тархалтыг хангаж, уламжлалт микрокапсулын техникүүдийн байршлын алдааг даван туулдаг. Хамгийн чухал нь эдгээр бүрхүүл нь харьцангуй бага температурт (120 °C) өндөр эдгэрэлтийн үр ашгийг хүртдэг бөгөөд одоо байгаа уран зохиолд мэдээлсэн 145 °C эдгэрэлтийн температуртай харьцуулахад илүү их үйлдвэрлэлийн хэрэглээг санал болгодог. Энэхүү судалгаа нь инженерийн бүрхүүлийн ашиглалтын хугацааг уртасгах шинэ аргыг санал болгоод зогсохгүй "эдгэрэлтийн бодисын концентраци-гүйцэтгэл"-ийн хамаарлын тоон шинжилгээгээр дамжуулан функциональ бүрхүүлийн молекулын дизайны онолын хүрээг бий болгодог. Эдгэрэлтийн бодис дахь гидроксил агууламж болон уретдионы хөндлөн холбоосын харьцааг ирээдүйд оновчтой болгох нь өөрөө эдгэрдэг бүрхүүлийн гүйцэтгэлийн хязгаарыг улам бүр нэмэгдүүлнэ гэж үзэж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 9-р сарын 15