Gus dèiligeadh ris a’ chùis a thaobh còtaichean polyurethane traidiseanta a bhith buailteach do mhilleadh agus gun chomasan fèin-slànachaidh aca, leasaich luchd-rannsachaidh còtaichean polyurethane fèin-slànachaidh anns a bheil 5% agus 10% de riochdairean slànachaidh tro mheacanism cycloaddition Diels–Alder (DA). Tha na toraidhean a’ sealltainn gu bheil toirt a-steach riochdairean slànachaidh ag àrdachadh cruas a’ chòmhdaich 3%–12% agus a’ coileanadh èifeachdas slànachaidh sgrìobach de 85.6%–93.6% taobh a-staigh 30 mionaid aig 120 °C, a’ leudachadh beatha seirbheis nan còtaichean gu mòr. Tha an sgrùdadh seo a’ toirt seachad fuasgladh ùr-ghnàthach airson dìon uachdar stuthan innleadaireachd.
Ann an raon stuthan innleadaireachd, tha càradh milleadh meacanaigeach ann an stuthan còmhdaich air a bhith na dhùbhlan mòr o chionn fhada. Ged a tha còmhdach polyurethane traidiseanta a’ nochdadh strì an aghaidh sìde agus greamachadh sàr-mhath, bidh an coileanadh dìona aca a’ crìonadh gu luath aon uair ‘s gu bheil sgrìoban no sgàinidhean ann. Air am brosnachadh le dòighean fèin-slànachaidh bith-eòlasach, tha luchd-saidheans air tòiseachadh a’ sgrùdadh stuthan fèin-slànachaidh stèidhichte air ceanglaichean covalent fiùghantach, leis an ath-bhualadh Diels-Alder (DA) a’ faighinn mòran aire air sgàth a chumhachan ath-bhualadh tlàth agus ath-thionndaidheachd fàbharach. Ach, tha rannsachadh a th’ ann mar-thà air fòcas a chuir sa mhòr-chuid air siostaman polyurethane loidhneach, a’ fàgail beàrn ann an sgrùdadh fheartan fèin-slànachaidh ann an còmhdach pùdar polyurethane tar-cheangailte.
Gus an cnap-starra teicnigeach seo a bhriseadh, thug luchd-rannsachaidh dachaigheil a-steach gu h-innleachdach dà àidseant slànachaidh DA—furan-maleic anhydride agus furan-bismaleimide—a-steach do shiostam roisinn polyester hydroxylated, a’ leasachadh còmhdach pùdar polyurethane le feartan fèin-slànachaidh sàr-mhath. Chleachd an sgrùdadh ¹H NMR gus structar nan àidseantan slànachaidh a dhearbhadh, calorimetry sganaidh eadar-dhealaichte (DSC) gus dearbhadh a dhèanamh air ath-thionndadh nan ath-bheachdan DA/retro-DA, agus dòighean nano-indentation còmhla ri profilometry uachdar gus measadh siostamach a dhèanamh air feartan meacanaigeach agus feartan uachdar nan còmhdach.
A thaobh phrìomh dhòighean deuchainneach, rinn an sgioba rannsachaidh an toiseach co-chur de riochdairean slànachaidh DA anns a bheil haidreocsaile le bhith a’ cleachdadh dòigh dà-cheum. Às dèidh sin, chaidh pùdar polyurethane anns an robh 5% agus 10% de riochdairean slànachaidh ullachadh tro mheasgachadh leaghaidh, agus an cur air bun-stuthan stàilinn le bhith a’ cleachdadh spraeadh electrostatach. Le bhith a’ dèanamh coimeas ri buidhnean smachd às aonais riochdairean slànachaidh, chaidh buaidh dùmhlachd an riochdaire slànachaidh air feartan stuthan a sgrùdadh gu siostamach.
1.Tha mion-sgrùdadh NMR a’ dearbhadh structar an riochdair slànachaidh
Sheall speactraman 1H NMR gun robh prìomh bhuaicean fàinne DA aig furan-maleic anhydride (HA-1) le cuir a-steach amine aig δ = 3.07 ppm agus 5.78 ppm, agus gun robh comharra proton ceangail DA àbhaisteach aig an adduct furan-bismaleimide (HA-2) aig δ = 4.69 ppm, a’ dearbhadh gu robh na riochdairean slànachaidh air an co-chur gu soirbheachail.
2.Tha DSC a’ nochdadh feartan a ghabhas tionndadh gu teirmeach
Sheall lùban DSC gun robh prìomh àiteachan endothermic aig sampallan anns an robh riochdairean slànachaidh airson an ath-bhualadh DA aig 75 °C agus prìomh àiteachan sònraichte airson an ath-bhualadh retro-DA anns an raon 110–160 °C. Mheudaich farsaingeachd na prìomh àite le barrachd susbaint den riochdaire slànachaidh, a’ sealltainn comas ath-thionndaidh teirmeach sàr-mhath.
3.Deuchainnean nanoindentation a’ sealltainn leasachadh air cruas
Nochd deuchainnean nano-indentation mothachail air doimhneachd gun do mheudaich cur-ris 5% agus 10% de stuthan slànachaidh cruas a’ chòmhdaich cruas còmhdach le 3% agus 12% fa leth. Chaidh luach cruas de 0.227 GPa a chumail suas eadhon aig doimhneachd 8500 nm, air sgàth an lìonra ceangailte-tharsainn a chaidh a chruthachadh eadar na stuthan slànachaidh agus am maitrís polyurethane.
4.Mion-sgrùdadh Morf-eòlas Uachdar
Sheall deuchainnean garbh-uachdair gun do lughdaich còmhdach polyurethane fìor-ghlan luach Rz an t-substrate le 86%, agus gun do sheall còmhdach le riochdairean slànachaidh beagan àrdachadh ann an garbh-uachdar air sgàth làthaireachd ghràineanan nas motha. Sheall ìomhaighean FESEM gu fradharcach atharrachaidhean ann an inneach uachdar mar thoradh air gràineanan an riochdaire slànachaidh.
5.Adhartas ann an Èifeachdas Slànachaidh Sgrìobach
Sheall amharc le microsgopaidh optaigeach, às dèidh làimhseachadh teas aig 120 °C airson 30 mionaid, gun robh lùghdachadh ann an leud an sgrìob bho 141 μm gu 9 μm ann an còtaichean anns an robh 10% de dh’àidseant slànachaidh, a’ ruighinn èifeachdas slànachaidh de 93.6%. Tha an coileanadh seo gu math nas fheàrr na an coileanadh a chaidh aithris anns an litreachas a th’ ann mar-thà airson siostaman polyurethane loidhneach.
Air fhoillseachadh ann an Next Materials, tha an sgrùdadh seo a’ tabhann iomadh innleachdas: An toiseach, tha na còtaichean pùdar polyurethane atharraichte le DA a chaidh a leasachadh a’ cothlamadh deagh fheartan meacanaigeach le comas fèin-slànachaidh, a’ coileanadh leasachadh cruas suas ri 12%. San dàrna àite, tha cleachdadh teicneòlas spraeadh electrostatach a’ dèanamh cinnteach à sgaoileadh cunbhalach de riochdairean slànachaidh taobh a-staigh an lìonra tar-cheangailte, a’ faighinn thairis air an neo-chruinneas suidheachaidh a tha àbhaisteach do dhòighean traidiseanta meanbh-capsal. Nas cudromaiche, tha na còtaichean sin a’ coileanadh èifeachdas slànachaidh àrd aig teòthachd an ìre mhath ìosal (120 °C), a’ tabhann barrachd tagradh gnìomhachais an taca ris an teòthachd slànachaidh 145 °C a chaidh aithris anns an litreachas a th’ ann mar-thà. Chan e a-mhàin gu bheil an sgrùdadh a’ toirt seachad dòigh-obrach ùr airson beatha seirbheis chòtaichean innleadaireachd a leudachadh ach tha e cuideachd a’ stèidheachadh frèam teòiridheach airson dealbhadh moileciuil chòtaichean gnìomh tro a mhion-sgrùdadh cainníomach air a’ chàirdeas “dùmhlachd-coileanadh riochdaire slànachaidh”. Thathar an dùil gun cuir leasachadh san àm ri teachd air susbaint hydroxyl ann an riochdairean slànachaidh agus co-mheas luchd-ceangail thar-chrìochan uretdione crìochan coileanaidh chòtaichean fèin-slànachaidh nas fhaide.
Àm puist: 15 Sultain 2025