Om it probleem oan te pakken dat konvinsjonele polyurethaancoatings gefoelich binne foar skea en gjin selsgenêzende mooglikheden hawwe, hawwe ûndersikers selsgenêzende polyurethaancoatings ûntwikkele mei 5 gewichtsprosent en 10 gewichtsprosent genêzende aginten fia it Diels-Alder (DA) sykloadysjemeganisme. De resultaten jouwe oan dat de ynkorporaasje fan genêzende aginten de hurdens fan 'e coating mei 3%–12% fergruttet en binnen 30 minuten by 120 °C in krasgenêzingseffisjinsje fan 85,6%–93,6% berikt, wêrtroch't de libbensdoer fan 'e coatings signifikant ferlingd wurdt. Dizze stúdzje biedt in ynnovative oplossing foar oerflakbeskerming fan yngenieursmaterialen.
Op it mêd fan yngenieursmaterialen is it reparearjen fan meganyske skea yn coatingmaterialen al lang in grutte útdaging. Hoewol tradisjonele polyurethaancoatings poerbêste waarsbestinding en hechting sjen litte, ferswakket har beskermjende prestaasjes rap as der krassen of barsten foarkomme. Ynspirearre troch biologyske selsgenêzende meganismen binne wittenskippers begûn mei it ferkennen fan selsgenêzende materialen basearre op dynamyske kovalente biningen, wêrby't de Diels-Alder (DA)-reaksje wichtige oandacht krijt fanwegen syn mylde reaksjebetingsten en geunstige omkearberens. Besteand ûndersyk hat him lykwols benammen rjochte op lineêre polyurethaansystemen, wêrtroch't in gat ûntstiet yn 'e stúdzje fan selsgenêzende eigenskippen yn cross-linked polyurethaanpoedercoatings.
Om dizze technyske barriêre te trochbrekken, hawwe ynlânske ûndersikers op ynnovative wize twa DA-genêzende aginten - furan-maleïnezuuranhydride en furan-bismaleimide - yntrodusearre yn in hydroxylearre polyesterharssysteem, wêrtroch't in polyurethaanpoedercoating mei poerbêste selsgenêzende eigenskippen ûntwikkele waard. De stúdzje brûkte ¹H NMR om de struktuer fan 'e genêzende aginten te befêstigjen, differinsjaal scanning kalorimetry (DSC) om de omkearberens fan 'e DA/retro-DA-reaksjes te ferifiearjen, en nanoindentaasjetechniken tegearre mei oerflakprofilometry om systematysk de meganyske eigenskippen en oerflakkarakteristiken fan 'e coatings te evaluearjen.
Wat wichtige eksperimintele techniken oanbelanget, synthetisearre it ûndersyksteam earst hydroxyl-hâldende DA-genêzingsmiddels mei in twa-stapsmetoade. Dêrnei waarden polyurethaanpoeders mei 5 gewichts% en 10 gewichts% genêzingsmiddels taret fia smeltminging, en oanbrocht op stielen substraten mei elektrostatysk spuiten. Troch fergeliking mei kontrôlegroepen sûnder genêzingsmiddels, waard de ynfloed fan genêzingsmiddelkonsintraasje op materiaaleigenskippen systematysk ûndersocht.
1.NMR-analyse befêstiget de struktuer fan it genêzende middel
1H NMR-spektra lieten sjen dat amine-ynfoege furan-maleïne-anhydride (HA-1) karakteristike DA-ringpieken sjen liet by δ = 3,07 ppm en 5,78 ppm, wylst it furan-bismaleimide-addukt (HA-2) in typysk DA-biningsprotonsinjaal sjen liet by δ = 4,69 ppm, wat de suksesfolle synteze fan 'e genêzende aginten befêstige.
2.DSC ûntbleatet termysk omkearbere skaaimerken
DSC-krommen joegen oan dat samples mei genêzende aginten endotermyske pieken sjen lieten foar de DA-reaksje by 75 °C en karakteristike pieken foar de retro-DA-reaksje yn it berik fan 110–160 °C. It piekgebiet naam ta mei hegere genêzende agintynhâld, wat in poerbêste termyske omkearberens oantoande.
3.Nanoindentaasjetests litte ferbettering fan hurdens sjen
Djiptegefoelige nanoindentaasjetests lieten sjen dat de tafoeging fan 5 gewichts% en 10 gewichts% genêzingsmiddels de hurdens fan 'e coating mei respektivelik 3% en 12% fergrutte. In hurdenswearde fan 0,227 GPa waard sels op in djipte fan 8500 nm hanthavene, taskreaun oan it cross-linked netwurk dat foarme waard tusken de genêzingsmiddels en de polyurethaanmatrix.
4.Analyse fan oerflakmorfology
Oerflak-rûchheidstests lieten sjen dat suvere polyurethaancoatings de Rz-wearde fan it substraat mei 86% fermindere, wylst coatings mei genêzende aginten in lichte tanimming fan rûchheid lieten sjen fanwegen de oanwêzigens fan gruttere dieltsjes. FESEM-ôfbyldings lieten fisueel feroaringen yn oerflaktekstuer sjen dy't ûntstienen as gefolch fan 'e genêzende agintdieltsjes.
5.Trochbraak yn effisjinsje fan krasheling
Optyske mikroskopy-waarnimmings lieten sjen dat coatings mei 10 gewichtsprosent genêzingsmiddel, nei waarmtebehanneling by 120 °C foar 30 minuten, in fermindering fan 'e krasbreedte lieten sjen fan 141 μm nei 9 μm, wêrtroch in genêzingseffisjinsje fan 93,6% berikt waard. Dizze prestaasje is signifikant superieur oan dy rapportearre yn 'e besteande literatuer foar lineêre polyurethaansystemen.
Publisearre yn Next Materials, biedt dizze stúdzje meardere ynnovaasjes: Earst kombinearje de ûntwikkele DA-modifisearre polyurethaanpoedercoatings goede meganyske eigenskippen mei selsgenêzende kapasiteit, wêrtroch't in hurdensferbettering fan maksimaal 12% berikt wurdt. Twad, it gebrûk fan elektrostatyske spuittechnology soarget foar in unifoarme fersprieding fan genêzende aginten binnen it cross-linked netwurk, wêrtroch't de posysjonearringsûnkrektens dy't typysk is foar tradisjonele mikrokapsuletechniken oerwûn wurdt. It wichtichste is dat dizze coatings in hege genêzingseffisjinsje berikke by in relatyf lege temperatuer (120 °C), wat in gruttere yndustriële tapassing biedt yn ferliking mei de genêzingstemperatuer fan 145 °C dy't rapportearre wurdt yn besteande literatuer. De stúdzje biedt net allinich in nije oanpak foar it ferlingjen fan 'e libbensdoer fan yngenieurscoatings, mar stelt ek in teoretysk ramt fêst foar it molekulêre ûntwerp fan funksjonele coatings troch syn kwantitative analyze fan 'e relaasje "genêzingsmiddelkonsintraasje-prestaasje". Takomstige optimalisaasje fan it hydroxylgehalte yn genêzingsmiddels en de ferhâlding fan uretdion-crosslinkers sil nei ferwachting de prestaasjegrinzen fan selsgenêzende coatings fierder ferlizze.
Pleatsingstiid: 15 septimber 2025