Ənənəvi poliuretan örtüklərinin zədələnməyə meylli olması və öz-özünə sağalma qabiliyyətinin olmaması məsələsini həll etmək üçün tədqiqatçılar Diels-Alder (DA) sikloəlavə mexanizmi vasitəsilə 5 çəki% və 10 çəki% sağalma agentləri ehtiva edən öz-özünə sağalma poliuretan örtükləri hazırlamışlar. Nəticələr göstərir ki, sağalma agentlərinin daxil edilməsi örtük sərtliyini 3%–12% artırır və 120 °C-də 30 dəqiqə ərzində 85,6%–93,6% cızıq sağalma səmərəliliyinə nail olur və bu da örtüklərin xidmət müddətini əhəmiyyətli dərəcədə uzadır. Bu tədqiqat mühəndislik materiallarının səthinin qorunması üçün innovativ bir həll təqdim edir.
Mühəndislik materialları sahəsində örtük materiallarında mexaniki zədələrin bərpası uzun müddətdir ki, böyük bir problem olub. Ənənəvi poliuretan örtükləri əla hava müqaviməti və yapışma nümayiş etdirsələr də, cızıqlar və ya çatlar əmələ gəldikdən sonra onların qoruyucu xüsusiyyətləri sürətlə pisləşir. Bioloji öz-özünə sağalma mexanizmlərindən ilhamlanan alimlər dinamik kovalent rabitələrə əsaslanan öz-özünə sağalma materiallarını araşdırmağa başlayıblar və Diels-Alder (DA) reaksiyası mülayim reaksiya şəraiti və əlverişli geri dönmə qabiliyyətinə görə əhəmiyyətli diqqət çəkir. Bununla belə, mövcud tədqiqatlar əsasən xətti poliuretan sistemlərinə yönəlib və çarpaz əlaqəli poliuretan toz örtüklərində öz-özünə sağalma xüsusiyyətlərinin öyrənilməsində boşluq yaradıb.
Bu texniki maneəni aşmaq üçün yerli tədqiqatçılar innovativ şəkildə iki DA sağaldıcı agenti - furan-malein anhidridi və furan-bismaleimid - hidroksillənmiş poliester qətran sisteminə daxil edərək əla öz-özünə sağalma xüsusiyyətlərinə malik poliuretan toz örtüyü hazırladılar. Tədqiqatda sağaldıcı agentlərin strukturunu təsdiqləmək üçün ¹H NMR, DA/retro-DA reaksiyalarının geri dönüşlülüyünü yoxlamaq üçün diferensial skanlama kalorimetriyası (DSC) və örtüklərin mexaniki xüsusiyyətlərini və səth xüsusiyyətlərini sistematik şəkildə qiymətləndirmək üçün səth profilometriyası ilə birlikdə nanoindentasiya texnikalarından istifadə edilmişdir.
Əsas eksperimental üsullar baxımından, tədqiqat qrupu əvvəlcə iki mərhələli metoddan istifadə edərək hidroksil tərkibli DA müalicəvi maddələrini sintez etdi. Daha sonra, əridilmiş qarışdırma yolu ilə 5% və 10% müalicəvi maddələr olan poliuretan tozları hazırlandı və elektrostatik püskürtmə istifadə edərək polad substratlara tətbiq edildi. Müalicəvi maddələri olmayan nəzarət qrupları ilə müqayisə edilərək, müalicəvi maddə konsentrasiyasının material xüsusiyyətlərinə təsiri sistematik şəkildə araşdırıldı.
1.NMR Analizi Müalicəedici Agent Quruluşunu Təsdiqləyir
1 H NMR spektrləri göstərdi ki, amin daxil edilmiş furan-malein anhidridinin (HA-1) δ = 3.07 ppm və 5.78 ppm-də xarakterik DA halqa pikləri nümayiş etdirdiyi halda, furan-bismaleimid adduktının (HA-2) δ = 4.69 ppm-də tipik DA rabitə proton siqnalı nümayiş etdirməsi sağaldıcı maddələrin uğurlu sintezini təsdiqləyir.
2.DSC Termal Geri Dönən Xüsusiyyətləri Açıqlayır
DSC əyriləri göstərir ki, sağaldıcı maddələr olan nümunələrdə DA reaksiyası üçün endotermik piklər 75 °C-də, retro-DA reaksiyası üçün isə xarakterik piklər isə 110-160 °C aralığında müşahidə olunur. Pik sahəsi daha yüksək sağaldıcı maddə tərkibi ilə artaraq əla istilik geri dönüşlülüyü nümayiş etdirir.
3.Nanoindentasiya Testləri Sərtliyin Yaxşılaşmasını Göstərir
Dərinliyə həssas nanoindentasiya testləri göstərdi ki, 5 çəki% və 10 çəki% bərkidici maddələrin əlavə edilməsi örtük sərtliyini müvafiq olaraq 3% və 12% artırdı. Bərpaedici maddələr və poliuretan matrisi arasında əmələ gələn çarpaz əlaqəli şəbəkə ilə əlaqəli olaraq 8500 nm dərinlikdə belə 0,227 GPa sərtlik dəyəri qorunub saxlanıldı.
4.Səth Morfologiyası Təhlili
Səth kələ-kötürlük testləri göstərdi ki, təmiz poliuretan örtüklər substratın Rz dəyərini 86% azaldır, sağaldıcı maddələr olan örtüklər isə daha böyük hissəciklərin olması səbəbindən kələ-kötürlükdə bir qədər artım nümayiş etdirir. FESEM şəkilləri sağaldıcı maddə hissəciklərindən yaranan səth teksturasındakı dəyişiklikləri vizual olaraq göstərir.
5.Cızıqların sağalma səmərəliliyində irəliləyiş
Optik mikroskopiya müşahidələri göstərdi ki, 10 çəki% sağaldıcı maddə olan örtüklər, 120 °C-də 30 dəqiqə istiliklə işləndikdən sonra cızıq enində 141 μm-dən 9 μm-ə qədər azalma göstərmiş və 93,6% sağalma səmərəliliyinə nail olmuşdur. Bu göstərici xətti poliuretan sistemləri üçün mövcud ədəbiyyatda bildirilən göstəricidən xeyli üstündür.
Next Materials jurnalında dərc olunmuş bu tədqiqat bir çox yeniliklər təklif edir: Birincisi, hazırlanmış DA ilə modifikasiya olunmuş poliuretan toz örtükləri yaxşı mexaniki xüsusiyyətləri öz-özünə sağalma qabiliyyəti ilə birləşdirir və 12%-ə qədər sərtlik yaxşılaşdırılmasına nail olur. İkincisi, elektrostatik püskürtmə texnologiyasının istifadəsi çarpaz əlaqəli şəbəkə daxilində sağalma agentlərinin vahid dispersiyasını təmin edir və ənənəvi mikrokapsul texnikalarına xas olan yerləşdirmə qeyri-dəqiqliyini aradan qaldırır. Ən əsası, bu örtüklər nisbətən aşağı temperaturda (120 °C) yüksək sağalma səmərəliliyinə nail olur və mövcud ədəbiyyatda bildirilən 145 °C sağalma temperaturu ilə müqayisədə daha yüksək sənaye tətbiqi təklif edir. Tədqiqat mühəndislik örtüklərinin xidmət müddətini uzatmaq üçün yeni bir yanaşma təqdim etməklə yanaşı, həm də "sağaltma agenti konsentrasiyası-performans" əlaqəsinin kəmiyyət təhlili vasitəsilə funksional örtüklərin molekulyar dizaynı üçün nəzəri çərçivə yaradır. Sağaltma agentlərindəki hidroksil tərkibinin və uretdion çarpaz bağlayıcılarının nisbətinin gələcəkdə optimallaşdırılmasının öz-özünə sağalma örtüklərinin performans limitlərini daha da artıracağı gözlənilir.
Yazı vaxtı: 15 sentyabr 2025