పాలియురేతేన్: డైల్స్–ఆల్డర్ రియాక్షన్ ఆధారంగా పాలియురేతేన్ స్వీయ-స్వస్థత పూతల ఉపరితల కాఠిన్యం మరియు స్వీయ-స్వస్థత లక్షణాలపై పరిశోధన.

సాంప్రదాయ పాలియురేతేన్ పూతలు దెబ్బతినే అవకాశం ఉండటం మరియు స్వీయ-స్వస్థత సామర్థ్యాలు లేకపోవడం అనే సమస్యను పరిష్కరించడానికి, పరిశోధకులు డీల్స్–ఆల్డర్ (DA) సైక్లోఅడిషన్ మెకానిజం ద్వారా 5 wt% మరియు 10 wt% హీలింగ్ ఏజెంట్లను కలిగి ఉన్న స్వీయ-స్వస్థత పాలియురేతేన్ పూతలను అభివృద్ధి చేశారు. హీలింగ్ ఏజెంట్లను చేర్చడం వల్ల పూత కాఠిన్యాన్ని 3%–12% పెంచుతుందని మరియు 120 °C వద్ద 30 నిమిషాల్లో 85.6%–93.6% స్క్రాచ్ హీలింగ్ సామర్థ్యాలను సాధిస్తుందని, పూతల సేవా జీవితాన్ని గణనీయంగా పొడిగిస్తుందని ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి. ఈ అధ్యయనం ఇంజనీరింగ్ పదార్థాల ఉపరితల రక్షణ కోసం ఒక వినూత్న పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది.

ఇంజనీరింగ్ మెటీరియల్స్ రంగంలో, పూత పదార్థాలలో యాంత్రిక నష్టాన్ని మరమ్మతు చేయడం చాలా కాలంగా ఒక పెద్ద సవాలుగా ఉంది. సాంప్రదాయ పాలియురేతేన్ పూతలు అద్భుతమైన వాతావరణ నిరోధకత మరియు సంశ్లేషణను ప్రదర్శించినప్పటికీ, గీతలు లేదా పగుళ్లు ఏర్పడిన తర్వాత వాటి రక్షణ పనితీరు వేగంగా క్షీణిస్తుంది. జీవసంబంధమైన స్వీయ-స్వస్థత విధానాల నుండి ప్రేరణ పొందిన శాస్త్రవేత్తలు, డైనమిక్ సమయోజనీయ బంధాల ఆధారంగా స్వీయ-స్వస్థత పదార్థాలను అన్వేషించడం ప్రారంభించారు, డీల్స్-ఆల్డర్ (DA) ప్రతిచర్య దాని తేలికపాటి ప్రతిచర్య పరిస్థితులు మరియు అనుకూలమైన రివర్సిబిలిటీ కారణంగా గణనీయమైన దృష్టిని ఆకర్షించింది. అయితే, ఇప్పటికే ఉన్న పరిశోధన ప్రధానంగా లీనియర్ పాలియురేతేన్ వ్యవస్థలపై దృష్టి సారించింది, క్రాస్-లింక్డ్ పాలియురేతేన్ పౌడర్ పూతలలో స్వీయ-స్వస్థత లక్షణాల అధ్యయనంలో అంతరాన్ని వదిలివేసింది.

ఈ సాంకేతిక అడ్డంకిని అధిగమించడానికి, దేశీయ పరిశోధకులు రెండు DA హీలింగ్ ఏజెంట్లను - ఫ్యూరాన్-మాలిక్ అన్హైడ్రైడ్ మరియు ఫ్యూరాన్-బిస్మలైమైడ్ - హైడ్రాక్సిలేటెడ్ పాలిస్టర్ రెసిన్ వ్యవస్థలోకి వినూత్నంగా ప్రవేశపెట్టారు, అద్భుతమైన స్వీయ-స్వస్థత లక్షణాలతో కూడిన పాలియురేతేన్ పౌడర్ పూతను అభివృద్ధి చేశారు. ఈ అధ్యయనం హీలింగ్ ఏజెంట్ల నిర్మాణాన్ని నిర్ధారించడానికి ¹H NMR, DA/రెట్రో-DA ప్రతిచర్యల రివర్సిబిలిటీని ధృవీకరించడానికి డిఫరెన్షియల్ స్కానింగ్ క్యాలరీమెట్రీ (DSC) మరియు పూతల యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు ఉపరితల లక్షణాలను క్రమపద్ధతిలో అంచనా వేయడానికి ఉపరితల ప్రొఫైలోమెట్రీతో పాటు నానోఇండెంటేషన్ పద్ధతులను ఉపయోగించింది.

కీలకమైన ప్రయోగాత్మక పద్ధతుల పరంగా, పరిశోధనా బృందం మొదట రెండు-దశల పద్ధతిని ఉపయోగించి హైడ్రాక్సిల్ కలిగిన DA హీలింగ్ ఏజెంట్లను సంశ్లేషణ చేసింది. తదనంతరం, 5 wt% మరియు 10 wt% హీలింగ్ ఏజెంట్లను కలిగి ఉన్న పాలియురేతేన్ పౌడర్‌లను మెల్ట్ బ్లెండింగ్ ద్వారా తయారు చేసి, ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ స్ప్రేయింగ్ ఉపయోగించి స్టీల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై ప్రయోగించారు. హీలింగ్ ఏజెంట్లు లేని నియంత్రణ సమూహాలతో పోల్చడం ద్వారా, పదార్థ లక్షణాలపై హీలింగ్ ఏజెంట్ ఏకాగ్రత ప్రభావాన్ని క్రమపద్ధతిలో పరిశోధించారు.

1.NMR విశ్లేషణ హీలింగ్ ఏజెంట్ నిర్మాణాన్ని నిర్ధారిస్తుంది

1 H NMR స్పెక్ట్రా ప్రకారం, అమైన్-ఇన్సర్టెడ్ ఫ్యూరాన్-మాలిక్ అన్హైడ్రైడ్ (HA-1) δ = 3.07 ppm మరియు 5.78 ppm వద్ద లక్షణమైన DA రింగ్ శిఖరాలను ప్రదర్శించింది, అయితే ఫ్యూరాన్-బిస్మలైమైడ్ అడిక్ట్ (HA-2) δ = 4.69 ppm వద్ద ఒక సాధారణ DA బాండ్ ప్రోటాన్ సిగ్నల్‌ను ప్రదర్శించింది, ఇది హీలింగ్ ఏజెంట్ల విజయవంతమైన సంశ్లేషణను నిర్ధారిస్తుంది.

2.DSC థర్మల్లీ రివర్సిబుల్ లక్షణాలను వెల్లడిస్తుంది

హీలింగ్ ఏజెంట్లను కలిగి ఉన్న నమూనాలు 75 °C వద్ద DA ప్రతిచర్యకు ఎండోథెర్మిక్ శిఖరాలను మరియు 110–160 °C పరిధిలో రెట్రో-DA ప్రతిచర్యకు లక్షణ శిఖరాలను ప్రదర్శించాయని DSC వక్రతలు సూచించాయి. అధిక హీలింగ్ ఏజెంట్ కంటెంట్‌తో పీక్ ప్రాంతం పెరిగింది, ఇది అద్భుతమైన థర్మల్ రివర్సిబిలిటీని ప్రదర్శిస్తుంది.

3.నానోఇండెంటేషన్ పరీక్షలు కాఠిన్యం మెరుగుదలను చూపుతాయి

డెప్త్-సెన్సిటివ్ నానోఇండెంటేషన్ పరీక్షలు 5 wt% మరియు 10 wt% హీలింగ్ ఏజెంట్లను జోడించడం వల్ల పూత కాఠిన్యాన్ని వరుసగా 3% మరియు 12% పెంచాయని వెల్లడించింది. 8500 nm లోతు వద్ద కూడా 0.227 GPa కాఠిన్య విలువ నిర్వహించబడింది, దీనికి హీలింగ్ ఏజెంట్లు మరియు పాలియురేతేన్ మ్యాట్రిక్స్ మధ్య ఏర్పడిన క్రాస్-లింక్డ్ నెట్‌వర్క్ కారణమని చెప్పవచ్చు.

4.ఉపరితల స్వరూప విశ్లేషణ

ఉపరితల కరుకుదనం పరీక్షలు స్వచ్ఛమైన పాలియురేతేన్ పూతలు ఉపరితల Rz విలువను 86% తగ్గించాయని చూపించాయి, అయితే హీలింగ్ ఏజెంట్లతో పూతలు పెద్ద కణాల ఉనికి కారణంగా కరుకుదనంలో స్వల్ప పెరుగుదలను ప్రదర్శించాయి. FESEM చిత్రాలు హీలింగ్ ఏజెంట్ కణాల ఫలితంగా ఉపరితల ఆకృతిలో మార్పులను దృశ్యమానంగా చూపించాయి.

5.స్క్రాచ్ హీలింగ్ సామర్థ్యంలో పురోగతి

ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ పరిశీలనలు, 10 wt% హీలింగ్ ఏజెంట్ కలిగిన పూతలను 120 °C వద్ద 30 నిమిషాలు వేడి చేసిన తర్వాత, స్క్రాచ్ వెడల్పును 141 μm నుండి 9 μm కు తగ్గించి, 93.6% హీలింగ్ సామర్థ్యాన్ని సాధించాయని నిరూపించాయి. ఈ పనితీరు లీనియర్ పాలియురేతేన్ వ్యవస్థల కోసం ఇప్పటికే ఉన్న సాహిత్యంలో నివేదించబడిన దానికంటే గణనీయంగా మెరుగైనది.

నెక్స్ట్ మెటీరియల్స్‌లో ప్రచురించబడిన ఈ అధ్యయనం బహుళ ఆవిష్కరణలను అందిస్తుంది: మొదట, అభివృద్ధి చేయబడిన DA-మోడిఫైడ్ పాలియురేతేన్ పౌడర్ పూతలు స్వీయ-స్వస్థత సామర్థ్యంతో మంచి యాంత్రిక లక్షణాలను మిళితం చేస్తాయి, 12% వరకు కాఠిన్యం మెరుగుదలను సాధిస్తాయి. రెండవది, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ స్ప్రేయింగ్ టెక్నాలజీ వాడకం క్రాస్-లింక్డ్ నెట్‌వర్క్‌లోని హీలింగ్ ఏజెంట్ల ఏకరీతి వ్యాప్తిని నిర్ధారిస్తుంది, సాంప్రదాయ మైక్రోక్యాప్సూల్ పద్ధతుల యొక్క విలక్షణమైన స్థాన దోషాన్ని అధిగమిస్తుంది. ముఖ్యంగా, ఈ పూతలు సాపేక్షంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రత (120 °C) వద్ద అధిక హీలింగ్ సామర్థ్యాన్ని సాధిస్తాయి, ప్రస్తుత సాహిత్యంలో నివేదించబడిన 145 °C హీలింగ్ ఉష్ణోగ్రతతో పోలిస్తే ఎక్కువ పారిశ్రామిక అనువర్తనాన్ని అందిస్తాయి. ఈ అధ్యయనం ఇంజనీరింగ్ పూతల సేవా జీవితాన్ని పొడిగించడానికి కొత్త విధానాన్ని అందించడమే కాకుండా, "హీలింగ్ ఏజెంట్ ఏకాగ్రత-పనితీరు" సంబంధం యొక్క పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ ద్వారా ఫంక్షనల్ పూతల పరమాణు రూపకల్పన కోసం సైద్ధాంతిక చట్రాన్ని కూడా ఏర్పాటు చేస్తుంది. హీలింగ్ ఏజెంట్లలో హైడ్రాక్సిల్ కంటెంట్ మరియు యురెటియోన్ క్రాస్-లింకర్ల నిష్పత్తి యొక్క భవిష్యత్తు ఆప్టిమైజేషన్ స్వీయ-స్వస్థత పూతల పనితీరు పరిమితులను మరింత పెంచుతుందని భావిస్తున్నారు.