Барои ҳалли масъалаи осеб дидани рӯйпӯшҳои анъанавии полиуретанӣ ва набудани қобилияти худшифоёбӣ, муҳаққиқон рӯйпӯшҳои полиуретании худшифоёбро таҳия карданд, ки дорои агентҳои шифобахши 5% ва 10% вазн мебошанд, ки тавассути механизми сиклоиҷкунии Diels-Alder (DA) мебошанд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки ворид кардани агентҳои шифобахш сахтии рӯйпӯшро 3%-12% зиёд мекунад ва самаранокии шифоёбии харошидаҳоро дар давоми 30 дақиқа дар ҳарорати 120°C ба 85,6%-93,6% мерасонад, ки мӯҳлати хидмати рӯйпӯшҳоро ба таври назаррас дароз мекунад. Ин таҳқиқот як роҳи ҳалли инноватсиониро барои ҳифзи сатҳи маводҳои муҳандисӣ пешниҳод мекунад.
Дар соҳаи маводҳои муҳандисӣ, таъмири осеби механикӣ дар маводҳои рӯйпӯш муддати тӯлонӣ як мушкили асосӣ буд. Гарчанде ки рӯйпӯшҳои анъанавии полиуретанӣ муқовимати аъло ба обу ҳаво ва часпишро нишон медиҳанд, аммо пас аз пайдо шудани харошидан ё тарқишҳо, самаранокии муҳофизатии онҳо зуд бад мешавад. Олимон, ки аз механизмҳои худшифоёбии биологӣ илҳом гирифтаанд, ба омӯзиши маводҳои худшифошаванда дар асоси пайвандҳои ковалентии динамикӣ шурӯъ карданд ва реаксияи Диелс-Алдер (DA) бинобар шароити сабуки реаксия ва баргардонидани мусоиди он таваҷҷӯҳи зиёдро ба худ ҷалб кард. Бо вуҷуди ин, таҳқиқоти мавҷуда асосан ба системаҳои хаттии полиуретан нигаронида шудаанд, ки дар омӯзиши хосиятҳои худшифошаванда дар рӯйпӯшҳои хокаи полиуретании салибӣ фосила боқӣ мегузорад.
Барои раҳоӣ аз ин монеаи техникӣ, муҳаққиқони ватанӣ ба таври инноватсионӣ ду агенти шифобахши DA - ангидриди фуран-малеин ва фуран-бисмалеимид --ро ба системаи қатрони полиэстери гидроксилшуда ворид карданд ва рӯйпӯши хокаи полиуретаниро бо хосиятҳои аълои худшифошаванда таҳия карданд. Дар таҳқиқот аз ¹H NMR барои тасдиқи сохтори агентҳои шифобахш, калориметрияи дифференсиалии сканкунӣ (DSC) барои тасдиқи баргардонидани аксуламалҳои DA/ретро-DA ва усулҳои наноиндентатсия дар баробари профилометрияи сатҳӣ барои арзёбии систематикии хосиятҳои механикӣ ва хусусиятҳои сатҳӣ истифода шуданд.
Аз нигоҳи усулҳои асосии таҷрибавӣ, гурӯҳи тадқиқотӣ аввал агентҳои шифобахши DA-ро, ки гидроксил доранд, бо истифода аз усули думарҳилаӣ синтез карданд. Баъдан, хокаҳои полиуретанӣ, ки дорои агентҳои шифобахши 5% ва 10% вазн мебошанд, тавассути омехтакунии гудохта омода карда шуданд ва бо истифода аз пошидани электростатикӣ ба субстратҳои пӯлодӣ молида шуданд. Бо муқоиса бо гурӯҳҳои назоратӣ, ки агентҳои шифобахш надоранд, таъсири консентратсияи агенти шифобахш ба хосиятҳои мавод ба таври систематикӣ таҳқиқ карда шуд.
1.Таҳлили NMR сохтори агенти шифобахшро тасдиқ мекунад
Спектрҳои 1 H NMR нишон доданд, ки фуран-малеинии ангидриди бо амин воридшуда (HA-1) қуллаҳои хоси ҳалқаи DA-ро дар δ = 3.07 ppm ва 5.78 ppm нишон доданд, дар ҳоле ки аддукти фуран-бисмалеимид (HA-2) сигнали протонии пайванди DA-и маъмулиро дар δ = 4.69 ppm нишон дод, ки синтези бомуваффақияти агентҳои шифобахшро тасдиқ мекунад.
2.DSC хусусиятҳои баръакси гармиро ошкор мекунад
Хатҳои DSC нишон доданд, ки намунаҳое, ки дорои агентҳои шифобахш буданд, қуллаҳои эндотермиро барои реаксияи DA дар 75 °C ва қуллаҳои хосро барои реаксияи ретро-DA дар диапазони 110-160 °C нишон доданд. Масоҳати қулла бо миқдори зиёди агентҳои шифобахш афзоиш ёфт ва баргардонидани аълои гармиро нишон дод.
3.Санҷишҳои наноиндентатсия беҳбуди сахтиро нишон медиҳанд
Санҷишҳои наноиндентатсияи ҳассос ба умқ нишон доданд, ки илова кардани агентҳои шифобахшандаи 5% ва 10% сахтии рӯйпӯшро мутаносибан 3% ва 12% афзоиш дод. Қимати сахтии 0,227 ГПа ҳатто дар умқи 8500 нм нигоҳ дошта шуд, ки ин ба шабакаи пайванди байни агентҳои шифобахш ва матритсаи полиуретанӣ нисбат дода мешавад.
4.Таҳлили морфологияи сатҳӣ
Санҷишҳои ноҳамвории сатҳ нишон доданд, ки рӯйпӯшҳои полиуретании холис арзиши Rz-и субстратро 86% коҳиш доданд, дар ҳоле ки рӯйпӯшҳо бо агентҳои шифобахшанда аз сабаби мавҷудияти зарраҳои калонтар ноҳамвории ночизро нишон доданд. Тасвирҳои FESEM тағйироти сохтори сатҳро, ки дар натиҷаи зарраҳои агенти шифобахш ба вуҷуд омадаанд, ба таври визуалӣ нишон доданд.
5.Пешрафт дар самаранокии шифоёбии харошидаҳо
Мушоҳидаҳои микроскопияи оптикӣ нишон доданд, ки рӯйпӯшҳое, ки дорои 10% вазн доранд, пас аз коркарди гармӣ дар ҳарорати 120°C ба муддати 30 дақиқа, паҳнои харошиданро аз 141 мкм то 9 мкм коҳиш доданд ва самаранокии шифоёбиро 93,6% ба даст оварданд. Ин нишондиҳанда нисбат ба он чизе, ки дар адабиёти мавҷуда барои системаҳои полиуретании хаттӣ гузориш шудааст, ба таври назаррас беҳтар аст.
Ин таҳқиқот, ки дар Next Materials нашр шудааст, навовариҳои зиёдеро пешниҳод мекунад: Аввалан, рӯйпӯшҳои хокаи полиуретании тағйирёфтаи DA хосиятҳои хуби механикиро бо қобилияти худшифоёбӣ муттаҳид мекунанд ва ба беҳтаршавии сахтӣ то 12% ноил мегарданд. Дуюм, истифодаи технологияи пошидани электростатикӣ парокандагии якхелаи агентҳои шифобахшро дар дохили шабакаи салибпайванд таъмин мекунад ва нодақиқии ҷойгиршавии хоси усулҳои анъанавии микрокапсуларо бартараф мекунад. Муҳимтар аз ҳама, ин рӯйпӯшҳо дар ҳарорати нисбатан паст (120 °C) ба самаранокии баланди шифобахшӣ ноил мегарданд ва дар муқоиса бо ҳарорати шифобахшии 145 °C, ки дар адабиёти мавҷуда гузориш шудааст, татбиқи бештари саноатиро пешниҳод мекунанд. Ин таҳқиқот на танҳо як равиши навро барои дароз кардани мӯҳлати хидмати рӯйпӯшҳои муҳандисӣ пешниҳод мекунад, балки инчунин чаҳорчӯбаи назариявиро барои тарҳрезии молекулавии рӯйпӯшҳои функсионалӣ тавассути таҳлили миқдории муносибати "консентратсияи агенти шифобахш-самаранокӣ" муқаррар мекунад. Интизор меравад, ки беҳсозии ояндаи миқдори гидроксил дар агентҳои шифобахш ва таносуби пайвандҳои салибии уретдион маҳдудиятҳои кори рӯйпӯшҳои худшифобахшро боз ҳам бештар афзоиш диҳад.
Вақти нашр: 15 сентябри соли 2025