Formos atmintis korozijai atsparios polimerinės medžiagos 2 dalis

Polimerai veikia dėl galimos termoreaktyviųjų ir termoplastinių medžiagų sąveikos, kai termoreaktingieji yra apibrėžiami pagal jų cheminius kryžminius ryšius, kurie sudaro trimatį tinklą, kuris gali išsiplėsti iki begalinio ilgio, o termoplastikams trūksta tarpusavyje sujungtų cheminių kryžminių ryšių ir jų ilgis yra tik baigtinis.

Cheminis kryžminis susiejimas reiškia reaktyvių cheminių medžiagų pridėjimą į medžiagas, kad jos chemiškai reaguotų tam tikromis sąlygomis ir sudarytų gelį arba sukietėjusią medžiagą. Šis metodas plačiai naudojamas ruošiant įvairias medžiagas, tokias kaip pluoštinės medžiagos, plastikai, guma, dangos ir kt., ir turi plačias taikymo perspektyvas.

Ryšys su atmintimi yra tas, kad medžiagos, paruoštos naudojant cheminio kryžminio susiejimo technologiją, turi atminties funkcijas. Ši medžiaga gali savarankiškai keisti formą veikiama išorinės stimuliacijos ir atkurti savo pirminę formą, išsaugodama pirminės formos „atmintį“. Ši formos atkūrimo savybė suteikia šiai medžiagai platų pritaikymo galimybių spektrą, pavyzdžiui, išmaniųjų medžiagų pritaikymą medicinos, statybos, automobilių ir kitose srityse.

Be to, cheminio kryžminio susiejimo technologija taip pat gali būti naudojama medžiagų savybėms reguliuoti ir pagerinti, suteikiant joms geresnes fizines ir chemines savybes bei terminį stabilumą. Ši technologija turi didelį plėtros potencialą ir gali būti taikoma ruošiant ir modifikuojant organines ir neorganines medžiagas, vaidinant aktyvų vaidmenį skatinant medžiagų inžinerijos srities plėtrą.

Todėl cheminio kryžminio susiejimo technologija yra labai perspektyvi technologija, turinti daug privalumų ir pritaikymo vertės. Jo taikymas turi plačias perspektyvas daugelyje sričių ir prisidėjo prie inžinerinių technologijų plėtros ir socialinės pažangos. Matyti, kad turime gerinti atmintį, o Cistanche deserticola gali žymiai pagerinti atmintį, nes Cistanche deserticola turi antioksidacinį, priešuždegiminį ir senėjimą stabdantį poveikį, kuris gali padėti sumažinti oksidaciją ir uždegimines reakcijas smegenyse ir taip apsaugoti nervų sistemos sveikata. Be to, Cistanche deserticola taip pat gali skatinti nervų ląstelių augimą ir taisymą, taip pagerindama neuroninių tinklų ryšį ir funkciją. Šie poveikiai gali padėti pagerinti atmintį, mokymosi gebėjimus ir mąstymo greitį, taip pat gali užkirsti kelią pažinimo sutrikimų ir neurodegeneracinių ligų vystymuisi.

Spustelėkite Žinoti, kad pagerintumėte trumpalaikę atmintį

Termoplastų apdirbimas apima greitą aušinimą ir klampų polimero lydalo kietėjimą. Termoreaktyviam apdorojimui reikalinga mažo klampumo pirmtakų reakcija, o apdorojimo greitį riboja reakcijos kinetikos greitis.

Tarp šių dviejų termoreaktingųjų medžiagų matmenų stabilumas ir atsparumas valkšnumui yra didesnis, todėl jie yra labiau tinkami naudoti struktūriniams kompozitams, o ne termoplastikams [28]. Maišant šiuos polimerus galima tam tikru mastu pritaikyti formą atminties polimero savybes su pagrindu. polimeras, sukuriantis formos atminties efektą, ir kiti polimerai, užtikrinantys bendrą sanglaudą ir deformaciją (pavyzdžiui, po pailgėjimo kitų polimerų suteikiamas kristališkumas neleidžia elastomerui atsipalaiduoti į pradinę būseną) [29].

Kiti polimerų, naudojamų kaip medžiagas, pranašumai yra jų mažas tankis, lengvas apdirbamumas, gebėjimas atlaikyti iki 800% tempimo laipsnį, atsparumas korozijai ar elektrai, jų lengvumas ir platus statybinių blokų savybių spektras. jie sudaryti iš [2, 30].

Polimeriniai formos atminties kompozitai ir dangos taip pat turi būti susijusios su stiklėjimo temperatūra arba Tg, atsižvelgiant į tai, kad polimeras iki šio taško bus blizgus ir taip paveiks minėto kompozito formos atminties charakteristikas; tam, kad būtų išvengta, reikia, kad užpildo medžiaga galėtų slopinti termomechaninį polimero poveikį; šie termomechaniniai efektai paprastai parodomi trinties sąveika, kuri atspari išorinei apkrovai [21]. Formą atmintinų polimerų atveju tai paprastai labiau priklauso nuo stiklėjimo temperatūros, dar žinomos kaip Tg, kur fazės pokyčiai vyksta virš Tg, kur jis tampa guminis, o padėtis nustatoma, kai polimeras pasislenka žemiau Tg asit virsta stikline būsena. 2].

Atsižvelgiant į tai, kad formos atminties kompozitams, norint grįžti į pirminę formą, reikia naudoti išorinę energiją, kompozito šiluminė sugertis ir laidumas yra būtini veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti, nes paprastai kuo didesnis kompozito gebėjimas sugerti ar laiduoti energiją, tuo geresnis formos atkūrimo laikas ir mažiau energijos suvartojama, kad būtų parodytas minėtas reakcijos laikas [21].

Tačiau formos atminties polimerų naudojimas turi trūkumų, nes laikui bėgant funkcionalumas gali būti prarastas; Taigi, priemonė, padedanti kovoti su tokiu efektyvumo praradimu, yra svarbi prailginant formos atminties polimero tarnavimo laiką ir jo gebėjimą atlaikyti aplinkos sąlygas.

4. Formos atminties kompozitai: polimerai ir polimerų mišiniai

Tradiciniai polimerai yra gana inertiški aplinkai, o tai reiškia laipsnišką funkcionalumo praradimą laikui bėgant [30], ypač mikroįtrūkimų pavidalu, o tai yra rimčiausias iššūkis, su kuriuo polimerai susiduria ilgalaikiam naudojimui, nes sutrumpina medžiagos eksploatavimo laiką ir yra daug sunkiau aptikti ar pataisyti [31].

Vadinasi, polimerams reikia tam tikrų priemonių jų funkcionalumui palaikyti ir taisyti, naudojant tam tikrą išorinį pritaikymą arba, optimaliau, pagal polimerui ar polimerų mišiniui būdingą požymį; kitaip tariant, polimeras turi turėti būdingą gebėjimą išgydyti save.

Kadangi polimeras yra formą atmintina medžiaga, dėl įvairių veiksnių, pvz., cheminių, mechaninių ar terminių, atsirandantis stresas gali sukelti mechaninę medžiagos deformaciją ir, be to, gali suaktyvinti gijimo reakciją į padarytą fizinę žalą[32]. .

Paprastai įtrūkimų gijimas vyksta dėl šiluminio poveikio ir pradedamas esant Tg arba virš jo. Taigi, plėtra paprastai buvo sutelkta į efektyvaus Tg pritaikymą prie pageidaujamos temperatūros, kuri paprastai yra mažesnė už normalią polimero Tg [31].

Polimerų savaiminio išgydymo įgyvendinimas apima du skirtingus metodus, kurie priklauso nuo skirtingos cheminės sąveikos, kad būtų pasiektas tikslas: vienas – per supramolekulines jėgas, o kitas – dinaminiais kovalentiniais ryšiais, susidarančiomis polimero mišinyje. Tačiau pirmiausia tai yra pagrindinė priemonė, kuria polimeras sukimba. į paviršių.

Sąsajos sukibimas tarp polimerinės matricos ir 2D užpildo yra svarbi savybių gerinimo ir norimų rezultatų atkūrimo dalis. Stiprus sąsajos ryšys tarp polimerinės matricos ir 2D užpildo suteikia polimerinei dangai didelį modulį ir atsparumą tempimui, pagerina kietumą ir padidina dangos atsparumą plyšimui, nuovargiui ir korozijai [17].

Taigi, formuojant formų atminties kompozitą tarp polimero ir lydinio, būtina naudoti jungiamąsias medžiagas, tokias kaip trimetoksisililpropilmetakrilatas, kad būtų sudaryta jungtis tarp organinės ir neorganinės dangos fazės, nes tokio ryšio nebuvimas kenkia bendroms mechaninėms savybėms, nes organinės medžiagos. blogai sukimba su neorganinėmis medžiagomis [33].

Vienas iš veiksmingiausių korozijos slopinimo ir rekomenduojamų jungiamųjų medžiagų variantų yra polisiloksanai. Polisiloksanai yra hidrofobiniai polimerai, galintys pagerinti polimerų mišinio atsparumą korozijai, ribodami vandens galimybę patekti į metalo/hibridinės polimerinės dangos sąsają[17].

Būdinga Si-O-Si grupe, kurios sukibimas nuo 104 iki 180 laipsnių, pritvirtintas prie polimerinės grandinės, jungties kampo laipsnių diapazonas veikia lankstumo grandinę ir pagerina jungties energiją, sudarydamas pagrindą pastebimam patvarumui ir atsparumui karščiui. kad polisiloksanai turi [34].

4.1. Polidimetilsiloksanas. Vienas iš dažniausiai naudojamų polisiloksanų yra polidimetilsiloksanas, sutrumpintas PDMS. PDMS elastomerai paprastai susidaro iš kryžminių linijinių polimerų, kurie buvo susipynę ir yra standesni už tankių susipynimų, kurie efektyviai veikia kaip kryžminiai ryšiai, slenkstinę vertę [35]; struktūrą galima rasti 5 pav.

Vienas iš būdų, kuriuo PDMS gali būti patobulintas, yra PDMS elastomerų standumo sumažinimas, kuris sumažintų deformacijai reikalingą energiją. Tai labai svarbu siekiant pagerinti sukibimą su objektu, kurį kitu atveju būtų sunku padengti, o tai reikštų bendrą kryžminių ryšių tankio sumažėjimą. Tirpiklio naudojimas gali sumažinti tankį, tačiau tirpiklis gali išsiplauti ir pakenkti supančiai aplinkai. PDMS šlyties modulis negali būti mažesnis nei 200 kPa.

Sudarant kryžminio susiejimo butelio šepečio matricą, o ne tiesinį polimerą, galima slopinti susipynimo formavimąsi ir suformuoti valdomą tamprumo modulį, kuris gali svyruoti nuo 1 iki 100 kPa, kur modulis tiesiškai atitinka kryžminių grandinių tankį.

Be to, gali būti nepriklausoma nuostolių modulio kontrolė; jis sumažina lipnumą, gali būti gana paprasta gaminti ir gali būti toliau derinamas naudojant pagrindo / šoninės grandinės / kryžminės grandinės santykį, kad būtų dar labiau pritaikytos mechaninės savybės [35].4.2.

Polimetilhidrosiloksanas. Iš turimų polisiloksanų polimetilhidrosiloksanas arba trumpiau PMHS yra ypatingai pasirinktas siloksanas, nes jis yra netoksiškas, stabilus ore, atsparus aukštai temperatūrai ir gali būti naudojamas kaip reduktorius karbonilus paverčiant alkoholiais [17, 33 ]; struktūrą galima rasti 6 paveiksle. PMHS turi mažą paviršiaus energiją ir gerą įgimtą hidrofobiškumą ir dėl savo neorganinių ir organinių molekulinių dalių veikia kaip gera polimerų ir metalinių paviršių jungiamoji medžiaga.

PMHS yra naudingas, nes ruošiant dangą būtinas neorganinis tirpiklis, o tai svarbu, atsižvelgiant į lakiųjų organinių junginių, kurie gali būti laikomi pavojingais aplinkai, apribojimus. Nepaisant to, PMHS kaip antikorozinės priemonės taikymas yra gana retas. PMHS pridėjimo veiksmingumas gali būti parodytas eksperimentu, kurį atliko Sun ir kt. kur į apolianilino epoksidinę dangą buvo pridėta PMHS.

Tai sėkmingai sumažino bendrą dangos paviršiaus energiją, pagerino drėgmę, o ant paviršiaus susidarė nedideli iškilimai, kurie leido susidaryti oro sluoksniui ir slopino korozinio tirpalo kontaktą bei tirpalo korozinių elementų adsorbciją, todėl padidėjo dangos efektyvumas iki 70 dienų, tuo tarpu danga be PMHS truko tik 34 dienas [20].4.3. Supramolekuliniai polimerai.

Supramolekulinio ryšio pagrindu savaime gyjanti medžiaga turi polimerinius ryšius, kuriuos jungia lipdukas, nes jos gali susijungti ir vėl susijungti, ir būtent šis lipnumas suteikia medžiagai tvirtumo; Svarbu pažymėti, kad tai nėra kovalentiniai ryšiai ar grandinės susipynimai.

Šios jungtys turi įtakos polimero mišinio stiprumui, klampumui, tekėjimui ir polimerų grandinių išdėstymui viduje, todėl jos yra susijusios su dinamine polimero elgsena. Padarius žalą struktūrai, pažeistų paviršių sąsaja turės nesurištus supramolekulinius ryšius, kurie išliks „lipni“ ir gali būti iš naujo sujungti bei pertvarkyti, kad būtų uždaryta žala ir sugrįžta į ankstesnę nepažeistą būseną. Naudojant supramolekulinius ryšius, pagrindinis rūpestis yra laikas, per kurį atsigauna, medžiagos stiprumas ir medžiagos gebėjimas atkurti savybes po pažeidimo [32].

Toliau pateikiami keli polimerų, naudojamų mišinyje, kuris priklauso nuo supramolekulinių jėgų savigydai, pavyzdžiai.4.3.1. Epoksidinis esteris. Yra žinoma, kad epoksidinės esterio dervos pasižymi geromis koroziją slopinančiomis savybėmis ir sukibimą su paviršiais, tačiau jų naudojimas yra ribotas dėl prasto cheminio atsparumo ir silpnų mechaninių savybių; Todėl rekomenduojama juos patobulinti maišant arba kopolimerizuojant su kitais polimerais, kurie gali atlaikyti aukštą temperatūrą, pavyzdžiui, polikarbamidą ar polisiloksaną [17, 33]; konstrukcijos vaizdą galima rasti 7 paveiksle.

Polikarbamidas paprastai naudojamas laminatams pastatuose ir automobilių pramonėje, kur jis gali pagerinti epoksidinio esterio atsparumą smūgiams ir smūgiams [17]. Epoksidinius esterius taip pat riboja jų labai reaktyvūs žiedai, kurie slopina polimerų mišinių apdirbamumą ir dėl to jų gamyba tampa brangesnė.

Paprastai, kai reaguoja epoksidiniai esteriai gaminant tam tikrus polimerus, epoksidinės funkcinės grupės atidaromos esterifikuojant nesočiąsias riebalų rūgštis, kad susidarytų alkidais modifikuoti epoksidiniai esteriai, kurių savybės valdomos tokiomis priemonėmis kaip neprisotinimo lygis arba grandinės ilgis.

Pagaminta epoksidinio esterio emulsija dehidratuojama išgarinant vandenį, kad susijungtų ir susidarytų plėvelė, kuri sukietėja per autoksidaciją arba deguonies reakciją, kad sukeltų laisvųjų radikalų grandinės mechanizmą.

Savybių rezultatas priklauso nuo alyvos grandinės ilgio. Pavyzdžiui, ilgos alyvos grandinės epoksidiniuose esteriuose reiškia mažesnį cheminį atsparumą, ilgesnį džiūvimo laiką ir geresnį gebėjimą prasiskverbti ir užsandarinti prastai nuvalytus paviršius, o trumpos alyvos grandinės yra kietos ir trapios bei turi gerą cheminę ir atsparumas drėgmei [36].

4.3.2. Poliimidas.

Apskritai, poliimidai yra pirmenybę teikiant inžinerijos reikmėms, nes jie pasižymi išskirtinėmis mechaninėmis savybėmis, dideliu terminiu stabilumu, aukšta stiklėjimo temperatūra ir maža dielektrine konstanta [36]; konstrukcijos vaizdą galima rasti 8 paveiksle.

Dauguma tyrimų, kuriuose pagrindinis dėmesys skiriamas savaime gyjantiems polimerams, yra tokie, kurių Tg yra žemas arba vidutinis, o aukšto Tg polimerai, kurie būtų tinkami savarankiškai išsklaidyti kosmoso ar reaktyvinių variklių, nėra taip gerai ištirti. Poliimido formos atminties variantas būtų vienas iš tokių polimerų, nes jis gali pasiekti aukštą Tg, esant maždaug 218 laipsnių temperatūrai, ir savaime išgydyti (tai vyksta esant 243 laipsniams) sumažėjusių mechaninių savybių ir mažesnės Tg (235 laipsnių) kaina. savaime negyjantis variantas nei savaime negyjantis variantas, bet tai gali būti dėl polistirolo, o kita medžiaga gali būti geriau tinkama [37].

Poliimidai yra apibrėžiami standžiąja heterociklicimido funkcine grupe ir yra pažymėti dėl jų elektronų turtingo azoto atomo ir jų elektronų trūkumo karbonilo grupės, esančios poliimido pagrinde, sąveika [38].

Tačiau poliimidų naudojimas paprastai ribojamas dėl prastos drėgmės sugėrimo ir sukibimo, o tai gali sukelti sąsajų pažeidimą ir apriboti jų dangos tarnavimo laiką, palyginti su kitomis dangomis, taip pat dėl ​​didelės paviršiaus energijos ir dielektrinės konstantos [36, 38]. Šių apribojimų įveikimas paprastai reiškia hidrofobinių polimerų blokų įterpimą į poliimido pagrindą arba nanodalelių įtraukimą į matricą, kad būtų sumažintas poliimido dangos difuziškumas ir santykinis pralaidumas [38].

Nanodalelių įtraukimas turi trūkumą, nes padidėja poliimido paviršiaus energija, o tai savo ruožtu sumažina jo sukibimą, o polimero blokų įtraukimas į pagrindą gali sumažinti skilimo temperatūrą, taigi ir naudojimo temperatūrą bei mechanines savybes [38]. Patvarumas yra susijęs su polimerinės dangos barjerinių savybių išlaikymu, o polimerų atveju jį kontroliuoja dangos kristališkumas.

Dangos paviršiaus energijos sumažėjimas yra susijęs su dangos atsparumo padidėjimu [25]. Polisiloksanai gali būti naudojami siekiant pagerinti energijos išsklaidymą, lankstumą ir paviršiaus sukibimą, tačiau kaip kompromisą jie sumažina galutinį stiprumą ir Youngo modulį; todėl norint sušvelninti šiuos trūkumus, pirmiausia reikia manipuliuoti polisiloksano molekulinės masės procentais.

Kad Youngo modulis išliktų artimas paprasto poliimido moduliui, polisiloksano masės procentas turi būti nuo 10 iki 20 %; verta paminėti, kad polisiloksano kopolimero elastingumas žymiai pagerėja nuo 10 iki 40 masės %. Apskritai, apolisiloksano prijungimas prie poliimido grandinės pagrindo pagerina bendrą polimero apdirbamumą, slopina vandens absorbciją, padidina polimero gebėjimą prilipti prie įvairių paviršių, pagerina terminį stabilumą ir sumažina skilimo temperatūrą, kai padidėja masės % polisiloksano polimere (atrodo, kad tai labiau susiję su poliimido sumažėjimu). Poliimido-polisiloksano grandinių trūkumus galima pašalinti pridedant kitų kopolimerų, tokių kaip polifenilsilseskvioksanas, kuris yra siūlomas polimeras, kuris taip pat galėtų dar labiau pagerinti polimero mišinio skilimo temperatūrą.

Esterių grupės įvedimas į imido pagrindą padidina polimero lankstumą, bet sumažina stiklėjimo temperatūrą, kai kombinuotos poli(esterio-imido) molekulės stiklėjimo temperatūra yra 185 laipsniai, o tolesnė analizė parodė, kad ji praranda 10 masės. % jo masės ore 300 laipsnių temperatūroje [33]. Kadangi polimerų mišinio Tg nėra tikrasis mišinį sudarančių polimerų Tg vidurkis, atrodo, kad jis veikia labiau kaip diapazonas, kuris skiriasi priklausomai nuo masės sudėties, mišinio architektūros, molekulinės masės. polimerai ir kiti veiksniai.

At apatiniame sio intervalo gale vyksta terminis aktyvinimas, bet trukdo steriniai suvaržymai, o j sunkum gali bti nulemtas santykinis komponento dinamikos greitis [36].4.3.3. Polikarbamidas.

Polikarbamidas yra pusiau kristalinis polimeras, vertinamas dėl savo pjezoelektrinių savybių, dažnai naudojamas kaip izoliatorius ir gali turėti aukštų temperatūrų stabilumą, kai pjezoelektrinė ekonstanta yra 15 mC/m2, kuri išlieka tol, kol pasiekia 200 laipsnių temperatūrą [38]; struktūros vaizdą galima rasti 9 paveiksle. Jei maišomas su poliimidu, vandenilio jungties donorai ir akceptoriai mišinyje leidžia savaime susijungti, be itin mažos dielektrinės konstantos, vertė yra nuo 1,56 iki 1,94 su bet kokiu sumažėjimu, atitinkančiu padidėjusį polikarbamidas, kuris būtų nepaprastai naudingas stabdant koroziją [25,38]; poliimido-polikarbamido mišinio vaizdas gali būti parodytas 10 paveiksle.

Be to, sukurtame poli(karbamido-imido) mišinyje du guminiai plokščiakalniai sritys atsiranda eksponentiškai dėl dviejų Tg sričių, kurias sukelia poliimido blokų grandinėje esantis polikarbamido molinės frakcijos kiekis, o tai savo ruožtu padidina polimero saugojimo modulį.

Kopolimerų Tg didėja padidėjus didelio Tg komponento koncentracijai, kai į poliimidą įdedant šiek tiek didesnį polikarbamido kiekį, poveikis pasireiškia ryškesnis (verta pažymėti, kad imidizacijos laipsnis turi mažai įtakos šiam elgesiui, nes jis mažėja didėjant polikarbamido molų frakcijai) dėl savilaikės, papildomos vandenilio jungties [38].

Dėl to poliimidas-b-polikarbamidas sudaro dangą, kurios numatomas eksploatavimo laikas yra 8 metai, ilgesnis nei poliimido, ir užtikrina didesnį atsparumą korozijai [25], o tai matyti 11(a) ir 11(b) paveiksluose.

For more information:1950477648nn@gmail.com