പോളിയുറീൻ: ഡീൽസ്-ആൽഡർ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി പോളിയുറീൻ സ്വയം-രോഗശാന്തി കോട്ടിംഗുകളുടെ ഉപരിതല കാഠിന്യത്തെയും സ്വയം-രോഗശാന്തി ഗുണങ്ങളെയും കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം.

പരമ്പരാഗത പോളിയുറീൻ കോട്ടിംഗുകൾക്ക് കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കാനുള്ള സാധ്യതയും സ്വയം-ശമന ശേഷിയുടെ അഭാവവും പരിഹരിക്കുന്നതിനായി, ഗവേഷകർ ഡീൽസ്-ആൽഡർ (DA) സൈക്ലോഅഡിഷൻ സംവിധാനം വഴി 5 wt% ഉം 10 wt% ഉം ഹീലിംഗ് ഏജന്റുകൾ അടങ്ങിയ സ്വയം-ശമന പോളിയുറീൻ കോട്ടിംഗുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഹീലിംഗ് ഏജന്റുകളുടെ സംയോജനം കോട്ടിംഗ് കാഠിന്യം 3%–12% വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും 120 °C താപനിലയിൽ 30 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ 85.6%–93.6% സ്ക്രാച്ച് ഹീലിംഗ് കാര്യക്ഷമത കൈവരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് കോട്ടിംഗുകളുടെ സേവന ആയുസ്സ് ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. എഞ്ചിനീയറിംഗ് വസ്തുക്കളുടെ ഉപരിതല സംരക്ഷണത്തിന് ഈ പഠനം ഒരു നൂതന പരിഹാരം നൽകുന്നു.

എഞ്ചിനീയറിംഗ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ മേഖലയിൽ, കോട്ടിംഗ് മെറ്റീരിയലുകളിലെ മെക്കാനിക്കൽ കേടുപാടുകൾ പരിഹരിക്കുന്നത് വളരെക്കാലമായി ഒരു പ്രധാന വെല്ലുവിളിയാണ്. പരമ്പരാഗത പോളിയുറീൻ കോട്ടിംഗുകൾ മികച്ച കാലാവസ്ഥാ പ്രതിരോധവും ഒട്ടിപ്പിടിക്കലും പ്രകടിപ്പിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, പോറലുകളോ വിള്ളലുകളോ സംഭവിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ അവയുടെ സംരക്ഷണ പ്രകടനം വേഗത്തിൽ വഷളാകുന്നു. ജൈവിക സ്വയം-രോഗശാന്തി സംവിധാനങ്ങളിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട്, ഡൈനാമിക് കോവാലന്റ് ബോണ്ടുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സ്വയം-രോഗശാന്തി വസ്തുക്കൾ ശാസ്ത്രജ്ഞർ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാൻ തുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്, അതിന്റെ നേരിയ പ്രതികരണ സാഹചര്യങ്ങളും അനുകൂലമായ റിവേഴ്‌സിബിലിറ്റിയും കാരണം ഡീൽസ്-ആൽഡർ (DA) പ്രതിപ്രവർത്തനം ഗണ്യമായ ശ്രദ്ധ നേടുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, നിലവിലുള്ള ഗവേഷണങ്ങൾ പ്രധാനമായും ലീനിയർ പോളിയുറീൻ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് ക്രോസ്-ലിങ്ക്ഡ് പോളിയുറീൻ പൗഡർ കോട്ടിംഗുകളിലെ സ്വയം-രോഗശാന്തി ഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിൽ ഒരു വിടവ് അവശേഷിപ്പിക്കുന്നു.

ഈ സാങ്കേതിക തടസ്സം മറികടക്കാൻ, ആഭ്യന്തര ഗവേഷകർ നൂതനമായി രണ്ട് ഡിഎ ഹീലിംഗ് ഏജന്റുമാരെ - ഫ്യൂറാൻ-മാലിക് അൻഹൈഡ്രൈഡ്, ഫ്യൂറാൻ-ബിസ്മലൈമൈഡ് - ഒരു ഹൈഡ്രോക്സിലേറ്റഡ് പോളിസ്റ്റർ റെസിൻ സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് അവതരിപ്പിച്ചു, മികച്ച സ്വയം-രോഗശാന്തി ഗുണങ്ങളുള്ള ഒരു പോളിയുറീൻ പൗഡർ കോട്ടിംഗ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഹീലിംഗ് ഏജന്റുകളുടെ ഘടന സ്ഥിരീകരിക്കാൻ പഠനം ¹H NMR ഉപയോഗിച്ചു, DA/റെട്രോ-DA പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ റിവേഴ്‌സിബിലിറ്റി പരിശോധിക്കാൻ ഡിഫറൻഷ്യൽ സ്കാനിംഗ് കലോറിമെട്രി (DSC), കോട്ടിംഗുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും ഉപരിതല സവിശേഷതകളും വ്യവസ്ഥാപിതമായി വിലയിരുത്തുന്നതിന് ഉപരിതല പ്രൊഫൈലോമെട്രിയോടൊപ്പം നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ടെക്നിക്കുകളും ഉപയോഗിച്ചു.

പ്രധാന പരീക്ഷണ സാങ്കേതിക വിദ്യകളുടെ കാര്യത്തിൽ, ഗവേഷണ സംഘം ആദ്യം രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളുള്ള രീതി ഉപയോഗിച്ച് ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ അടങ്ങിയ DA ഹീലിംഗ് ഏജന്റുകളെ സമന്വയിപ്പിച്ചു. തുടർന്ന്, 5 wt% ഉം 10 wt% ഉം ഹീലിംഗ് ഏജന്റുകൾ അടങ്ങിയ പോളിയുറീൻ പൊടികൾ മെൽറ്റ് ബ്ലെൻഡിംഗിലൂടെ തയ്യാറാക്കി, ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് സ്പ്രേയിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് സ്റ്റീൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ പ്രയോഗിച്ചു. ഹീലിംഗ് ഏജന്റുകൾ ഇല്ലാത്ത നിയന്ത്രണ ഗ്രൂപ്പുകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്തുകൊണ്ട്, ഭൗതിക ഗുണങ്ങളിൽ ഹീലിംഗ് ഏജന്റ് സാന്ദ്രതയുടെ സ്വാധീനം വ്യവസ്ഥാപിതമായി അന്വേഷിച്ചു.

1.NMR വിശകലനം രോഗശാന്തി ഏജന്റ് ഘടന സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു

1 H NMR സ്പെക്ട്രയിൽ, അമിൻ ചേർത്ത ഫ്യൂറാൻ-മാലിക് അൻഹൈഡ്രൈഡ് (HA-1) δ = 3.07 ppm ഉം 5.78 ppm ഉം എന്ന നിലയിൽ സ്വഭാവ സവിശേഷതയുള്ള DA റിംഗ് പീക്കുകൾ പ്രദർശിപ്പിച്ചതായി കാണിച്ചു, അതേസമയം ഫ്യൂറാൻ-ബിസ്മലൈമൈഡ് അഡക്റ്റ് (HA-2) δ = 4.69 ppm ൽ ഒരു സാധാരണ DA ബോണ്ട് പ്രോട്ടോൺ സിഗ്നൽ പ്രദർശിപ്പിച്ചു, ഇത് രോഗശാന്തി ഏജന്റുകളുടെ വിജയകരമായ സമന്വയത്തെ സ്ഥിരീകരിച്ചു.

2.ഡിഎസ്‌സി തെർമലി റിവേഴ്‌സിബിൾ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ വെളിപ്പെടുത്തുന്നു

75 °C-ൽ DA പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിനുള്ള എൻഡോതെർമിക് കൊടുമുടികളും 110–160 °C പരിധിയിൽ റെട്രോ-DA പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിനുള്ള സ്വഭാവ കൊടുമുടികളും ഹീലിംഗ് ഏജന്റ് അടങ്ങിയ സാമ്പിളുകളിൽ കാണിച്ചതായി DSC കർവുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ഹീലിംഗ് ഏജന്റ് ഉള്ളടക്കത്തോടെ പീക്ക് ഏരിയ വർദ്ധിച്ചു, മികച്ച താപ റിവേഴ്‌സിബിലിറ്റി പ്രകടമാക്കി.

3.നാനോഇൻഡന്റേഷൻ പരിശോധനകൾ കാഠിന്യം മെച്ചപ്പെടുത്തൽ കാണിക്കുന്നു

ആഴത്തിലുള്ള സംവേദനക്ഷമതയുള്ള നാനോഇൻഡന്റേഷൻ പരിശോധനകളിൽ 5 wt% ഉം 10 wt% ഉം ഹീലിംഗ് ഏജന്റുകൾ ചേർക്കുന്നത് കോട്ടിംഗ് കാഠിന്യം യഥാക്രമം 3% ഉം 12% ഉം വർദ്ധിപ്പിച്ചതായി കണ്ടെത്തി. ഹീലിംഗ് ഏജന്റുകൾക്കും പോളിയുറീൻ മാട്രിക്സിനും ഇടയിൽ രൂപപ്പെട്ട ക്രോസ്-ലിങ്ക്ഡ് നെറ്റ്‌വർക്ക് കാരണം 8500 nm ആഴത്തിൽ പോലും 0.227 GPa കാഠിന്യം നിലനിർത്തി.

4.ഉപരിതല രൂപാന്തര വിശകലനം

ഉപരിതല പരുക്കൻ പരിശോധനകൾ ശുദ്ധമായ പോളിയുറീൻ കോട്ടിംഗുകൾ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് Rz മൂല്യം 86% കുറച്ചതായി കാണിച്ചു, അതേസമയം വലിയ കണങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം കാരണം രോഗശാന്തി ഏജന്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള കോട്ടിംഗുകൾ പരുക്കനിൽ നേരിയ വർദ്ധനവ് കാണിച്ചു. രോഗശാന്തി ഏജന്റ് കണികകളുടെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഉപരിതല ഘടനയിലെ മാറ്റങ്ങൾ FESEM ചിത്രങ്ങൾ ദൃശ്യപരമായി ചിത്രീകരിച്ചു.

5.സ്ക്രാച്ച് ഹീലിംഗ് കാര്യക്ഷമതയിലെ വഴിത്തിരിവ്

120 °C-ൽ 30 മിനിറ്റ് നേരത്തേക്ക് ചൂട് ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം, 10 wt% ഹീലിംഗ് ഏജന്റ് അടങ്ങിയ കോട്ടിംഗുകൾ, സ്ക്രാച്ച് വീതി 141 μm ൽ നിന്ന് 9 μm ആയി കുറച്ചുവെന്നും, 93.6% ഹീലിംഗ് കാര്യക്ഷമത കൈവരിച്ചതായും ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പി നിരീക്ഷണങ്ങൾ തെളിയിച്ചു. ലീനിയർ പോളിയുറീൻ സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് നിലവിലുള്ള സാഹിത്യത്തിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തതിനേക്കാൾ ഈ പ്രകടനം വളരെ മികച്ചതാണ്.

നെക്സ്റ്റ് മെറ്റീരിയൽസിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഈ പഠനം ഒന്നിലധികം പുതുമകൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു: ഒന്നാമതായി, വികസിപ്പിച്ച DA- പരിഷ്കരിച്ച പോളിയുറീൻ പൗഡർ കോട്ടിംഗുകൾ നല്ല മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ സ്വയം-രോഗശാന്തി ശേഷിയുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് 12% വരെ കാഠിന്യം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. രണ്ടാമതായി, ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് സ്പ്രേയിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഉപയോഗം ക്രോസ്-ലിങ്ക്ഡ് നെറ്റ്‌വർക്കിനുള്ളിൽ രോഗശാന്തി ഏജന്റുകളുടെ ഏകീകൃത വ്യാപനം ഉറപ്പാക്കുന്നു, പരമ്പരാഗത മൈക്രോകാപ്സ്യൂൾ ടെക്നിക്കുകളുടെ സാധാരണ സ്ഥാനനിർണ്ണയ കൃത്യതയില്ലായ്മയെ മറികടക്കുന്നു. ഏറ്റവും പ്രധാനമായി, ഈ കോട്ടിംഗുകൾ താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ (120 °C) ഉയർന്ന രോഗശാന്തി കാര്യക്ഷമത കൈവരിക്കുന്നു, നിലവിലുള്ള സാഹിത്യത്തിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിട്ടുള്ള 145 °C രോഗശാന്തി താപനിലയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ കൂടുതൽ വ്യാവസായിക പ്രയോഗക്ഷമത വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. എഞ്ചിനീയറിംഗ് കോട്ടിംഗുകളുടെ സേവന ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പുതിയ സമീപനം മാത്രമല്ല, "രോഗശാന്തി ഏജന്റ് കോൺസൺട്രേഷൻ-പ്രകടനം" ബന്ധത്തിന്റെ അളവ് വിശകലനത്തിലൂടെ ഫങ്ഷണൽ കോട്ടിംഗുകളുടെ തന്മാത്രാ രൂപകൽപ്പനയ്ക്കുള്ള ഒരു സൈദ്ധാന്തിക ചട്ടക്കൂടും ഈ പഠനം സ്ഥാപിക്കുന്നു. രോഗശാന്തി ഏജന്റുകളിലെ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഉള്ളടക്കത്തിന്റെയും യുറെറ്റിയോൺ ക്രോസ്-ലിങ്കറുകളുടെ അനുപാതത്തിന്റെയും ഭാവി ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ സ്വയം-രോഗശാന്തി കോട്ടിംഗുകളുടെ പ്രകടന പരിധികളെ കൂടുതൽ മുന്നോട്ട് കൊണ്ടുപോകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.