पारंपारिक पॉलीयुरेथेन कोटिंग्जना नुकसान होण्याची शक्यता असते आणि त्यांची स्वतःची उपचार करण्याची क्षमता कमी असते या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, संशोधकांनी डायल्स-अल्डर (डीए) सायक्लोअॅडिशन यंत्रणेद्वारे ५ wt% आणि १० wt% उपचार करणारे एजंट असलेले स्वयं-उपचार करणारे पॉलीयुरेथेन कोटिंग्ज विकसित केले. निकालांवरून असे दिसून येते की उपचार करणारे एजंट्स समाविष्ट केल्याने कोटिंगची कडकपणा ३%-१२% वाढतो आणि १२० °C तापमानात ३० मिनिटांत ८५.६%-९३.६% ची स्क्रॅच हीलिंग कार्यक्षमता प्राप्त होते, ज्यामुळे कोटिंग्जचे सेवा आयुष्य लक्षणीयरीत्या वाढते. हा अभ्यास अभियांत्रिकी साहित्याच्या पृष्ठभागाच्या संरक्षणासाठी एक नाविन्यपूर्ण उपाय प्रदान करतो.
अभियांत्रिकी साहित्याच्या क्षेत्रात, कोटिंग मटेरियलमधील यांत्रिक नुकसानाची दुरुस्ती करणे हे फार पूर्वीपासून एक मोठे आव्हान राहिले आहे. पारंपारिक पॉलीयुरेथेन कोटिंग्ज उत्कृष्ट हवामान प्रतिकार आणि चिकटपणा दर्शवितात, परंतु ओरखडे किंवा क्रॅक झाल्यानंतर त्यांची संरक्षणात्मक कार्यक्षमता वेगाने खराब होते. जैविक स्वयं-उपचार यंत्रणेपासून प्रेरित होऊन, शास्त्रज्ञांनी गतिमान सहसंयोजक बंधांवर आधारित स्वयं-उपचार सामग्रीचा शोध घेण्यास सुरुवात केली आहे, ज्यामध्ये डायल्स-अल्डर (डीए) अभिक्रिया त्याच्या सौम्य प्रतिक्रिया परिस्थिती आणि अनुकूल उलट करण्यायोग्यतेमुळे लक्षणीय लक्ष वेधून घेत आहे. तथापि, विद्यमान संशोधन प्रामुख्याने रेषीय पॉलीयुरेथेन प्रणालींवर केंद्रित आहे, ज्यामुळे क्रॉस-लिंक्ड पॉलीयुरेथेन पावडर कोटिंग्जमधील स्वयं-उपचार गुणधर्मांच्या अभ्यासात एक अंतर राहिले आहे.
या तांत्रिक अडथळ्यावर मात करण्यासाठी, देशांतर्गत संशोधकांनी हायड्रॉक्सिलेटेड पॉलिस्टर रेझिन सिस्टीममध्ये दोन डीए हीलिंग एजंट्स - फ्युरान-मॅलिक एनहाइड्राइड आणि फ्युरान-बिस्मालेइमाइड - नाविन्यपूर्णपणे सादर केले, उत्कृष्ट स्व-उपचार गुणधर्मांसह पॉलीयुरेथेन पावडर कोटिंग विकसित केले. या अभ्यासात उपचार एजंट्सच्या संरचनेची पुष्टी करण्यासाठी ¹H NMR, DA/रेट्रो-डीए प्रतिक्रियांची उलटता पडताळण्यासाठी डिफरेंशियल स्कॅनिंग कॅलरीमेट्री (DSC) आणि कोटिंग्जच्या यांत्रिक गुणधर्मांचे आणि पृष्ठभागाच्या वैशिष्ट्यांचे पद्धतशीर मूल्यांकन करण्यासाठी पृष्ठभाग प्रोफाइलोमेट्रीसह नॅनोइंडेंटेशन तंत्रांचा वापर केला गेला.
प्रमुख प्रायोगिक तंत्रांच्या बाबतीत, संशोधन पथकाने प्रथम दोन-चरण पद्धती वापरून हायड्रॉक्सिल-युक्त डीए उपचार घटकांचे संश्लेषण केले. त्यानंतर, 5 wt% आणि 10 wt% उपचार घटक असलेले पॉलीयुरेथेन पावडर वितळलेल्या मिश्रणाद्वारे तयार केले गेले आणि इलेक्ट्रोस्टॅटिक फवारणी वापरून स्टील सब्सट्रेट्सवर लावले गेले. उपचार घटक नसलेल्या नियंत्रण गटांशी तुलना करून, भौतिक गुणधर्मांवर उपचार घटकांच्या एकाग्रतेचा प्रभाव पद्धतशीरपणे तपासला गेला.
1.एनएमआर विश्लेषणाने उपचार करणाऱ्या एजंटच्या संरचनेची पुष्टी केली
१ एच एनएमआर स्पेक्ट्रामध्ये असे दिसून आले की अमाइन-इन्सर्टेड फ्युरान-मॅलेइक एनहाइड्राइड (HA-1) ने δ = ३.०७ पीपीएम आणि ५.७८ पीपीएम वर वैशिष्ट्यपूर्ण डीए रिंग पीक प्रदर्शित केले, तर फ्युरान-बिस्मेलिमाइड अॅडक्ट (HA-2) ने δ = ४.६९ पीपीएम वर एक विशिष्ट डीए बॉन्ड प्रोटॉन सिग्नल प्रदर्शित केला, ज्यामुळे उपचार करणाऱ्या घटकांचे यशस्वी संश्लेषण झाले.
2.डीएससीने थर्मली रिव्हर्सिबल वैशिष्ट्ये प्रकट केली
डीएससी वक्रांनी असे दर्शविले की उपचार करणारे घटक असलेल्या नमुन्यांमध्ये ७५ °C तापमानात DA अभिक्रियेसाठी एंडोथर्मिक शिखर आणि ११०-१६० °C तापमानात रेट्रो-डीए अभिक्रियेसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण शिखर दिसून आले. उच्च उपचार करणारे घटक सामग्रीसह शिखर क्षेत्र वाढले, उत्कृष्ट थर्मल रिव्हर्सिबिलिटी दर्शविते.
3.नॅनोइंडेंटेशन चाचण्या कडकपणात सुधारणा दर्शवतात
खोली-संवेदनशील नॅनोइंडेंटेशन चाचण्यांमधून असे दिसून आले की 5 wt% आणि 10 wt% उपचार करणारे घटक जोडल्याने कोटिंगची कडकपणा अनुक्रमे 3% आणि 12% ने वाढला. 8500 nm खोलीवर देखील 0.227 GPa चे कडकपणा मूल्य राखले गेले, जे उपचार करणारे घटक आणि पॉलीयुरेथेन मॅट्रिक्स दरम्यान तयार झालेल्या क्रॉस-लिंक्ड नेटवर्कमुळे होते.
4.पृष्ठभागाचे आकारविज्ञान विश्लेषण
पृष्ठभागाच्या खडबडीतपणाच्या चाचण्यांमधून असे दिसून आले की शुद्ध पॉलीयुरेथेन कोटिंग्जमुळे सब्सट्रेट Rz मूल्य 86% ने कमी झाले, तर उपचार करणारे घटक असलेल्या कोटिंग्जमध्ये मोठ्या कणांच्या उपस्थितीमुळे खडबडीतपणात थोडीशी वाढ दिसून आली. FESEM प्रतिमांमध्ये उपचार करणारे घटक कणांमुळे पृष्ठभागाच्या रचनेत होणारे बदल दृश्यमानपणे दर्शविले गेले.
5.स्क्रॅच हीलिंग कार्यक्षमतेत प्रगती
ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपी निरीक्षणातून असे दिसून आले की १२० डिग्री सेल्सिअस तापमानावर ३० मिनिटे उष्णता उपचार केल्यानंतर १० wt% उपचारक असलेल्या कोटिंग्जमुळे स्क्रॅच रुंदी १४१ μm वरून ९ μm पर्यंत कमी झाली, ज्यामुळे ९३.६% उपचारात्मक कार्यक्षमता प्राप्त झाली. ही कामगिरी रेषीय पॉलीयुरेथेन प्रणालींसाठी विद्यमान साहित्यात नोंदवलेल्या कामगिरीपेक्षा लक्षणीयरीत्या श्रेष्ठ आहे.
नेक्स्ट मटेरियल्समध्ये प्रकाशित, हा अभ्यास अनेक नवकल्पना देतो: प्रथम, विकसित DA-सुधारित पॉलीयुरेथेन पावडर कोटिंग्ज चांगल्या यांत्रिक गुणधर्मांना स्व-उपचार क्षमतेसह एकत्रित करतात, ज्यामुळे 12% पर्यंत कडकपणा सुधारतो. दुसरे, इलेक्ट्रोस्टॅटिक फवारणी तंत्रज्ञानाचा वापर पारंपारिक मायक्रोकॅप्सूल तंत्रांच्या विशिष्ट स्थिती अयोग्यतेवर मात करून क्रॉस-लिंक्ड नेटवर्कमध्ये उपचार करणारे एजंट्सचे एकसमान फैलाव सुनिश्चित करतो. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, हे कोटिंग्ज तुलनेने कमी तापमानात (120 °C) उच्च उपचार कार्यक्षमता प्राप्त करतात, जे विद्यमान साहित्यात नोंदवलेल्या 145 °C उपचार तापमानाच्या तुलनेत जास्त औद्योगिक लागूता प्रदान करतात. हा अभ्यास केवळ अभियांत्रिकी कोटिंग्जचे सेवा आयुष्य वाढवण्यासाठी एक नवीन दृष्टिकोन प्रदान करत नाही तर "उपचार करणारे एजंट एकाग्रता-कार्यक्षमता" संबंधांच्या परिमाणात्मक विश्लेषणाद्वारे कार्यात्मक कोटिंग्जच्या आण्विक डिझाइनसाठी एक सैद्धांतिक चौकट देखील स्थापित करतो. उपचार करणाऱ्या एजंट्समधील हायड्रॉक्सिल सामग्रीचे भविष्यातील ऑप्टिमायझेशन आणि युरेटडायोन क्रॉस-लिंकर्सचे गुणोत्तर स्वयं-उपचार करणाऱ्या कोटिंग्जच्या कार्यक्षमतेच्या मर्यादांना आणखी पुढे नेण्याची अपेक्षा आहे.
पोस्ट वेळ: सप्टेंबर-१५-२०२५