Samozacjeljujući polimeri pojavili su se kao revolucionarna klasa materijala u polju znanosti o polimerima. Kao vodeći dobavljač polimernih serija kemikalija, uzbuđen sam što mogu zaroniti u fascinantan svijet njihovih mehanizama samoizlječenja. Ovi polimeri imaju izvanrednu sposobnost autonomnog popravljanja oštećenja, što ima dalekosežne implikacije u raznim industrijama, od automobilske do elektronike i šire.
Intrinzični mehanizmi samoiscjeljivanja
Jedan od primarnih mehanizama samoozdravljenja u polimerima temelji se na reverzibilnim kemijskim vezama. Te se veze mogu slomiti i preobraziti pod određenim uvjetima, omogućujući polimeru da se sam popravi. Na primjer, neki polimeri sadrže dinamičke kovalentne veze kao što su disulfidne veze. Disulfidne veze mogu proći reverzibilnu reakciju izmjene u prisutnosti topline ili katalizatora. Kada je polimer oštećen, prekinute disulfidne veze mogu se rekombinirati jedna s drugom, učinkovito zacjeljujući pukotinu ili posjekotinu.
Drugi tip reverzibilne veze je vodikova veza. Vodikove veze su relativno slabe u usporedbi s kovalentnim vezama, ali su brojne u mnogim polimerima. U polimerima s visokom gustoćom vodikovih veza, kada je materijal oštećen, vodikove veze pucaju, ali se mogu spontano reformirati zbog prirodne tendencije uključenih funkcionalnih skupina da međusobno djeluju. Ovo ponovno stvaranje vodikovih veza može dovesti do samozacjeljivanja malih pukotina.
Supramolekularne interakcije također igraju ključnu ulogu u samoizlječenju. Supramolekularni polimeri se drže zajedno nekovalentnim interakcijama kao što su π - π slaganje, interakcije domaćin - gost i ionske interakcije. Te su interakcije dinamične i mogu se poremetiti mehaničkim naprezanjem, ali se mogu preobraziti kada se naprezanje ukloni. Na primjer, u polimerima s ionskim skupinama, elektrostatske interakcije između iona mogu se prekinuti nakon oštećenja, ali će se ioni ponovno rasporediti i ponovno uspostaviti interakcije, što dovodi do samozacjeljivanja.
Ekstrinzični mehanizmi samoiscjeljivanja
Ekstrinzični mehanizmi samoiscjeljivanja oslanjaju se na ugradnju vanjskih sredstava za iscjeljivanje u polimernu matricu. Mikrokapsule su uobičajeni pristup u tom pogledu. Mikrokapsule ispunjene ljekovitim sredstvom, kao što je monomer ili sredstvo za umrežavanje, raspršene su po polimeru. Kada se polimer ošteti, mikrokapsule pucaju, oslobađajući ljekovito sredstvo u oštećeno područje. Sredstvo za zacjeljivanje tada reagira s katalizatorom ili samo sa sobom kako bi se formirao polimer, ispunjavajući pukotinu i vraćajući mehanička svojstva materijala.
Na primjer, u nekim polimerima koji se sami zacjeljuju, mikrokapsule koje sadrže tekući monomer kombinirane su s katalizatorom raspršenim u polimernoj matrici. Kada se pukotina širi kroz materijal, ona lomi mikrokapsule, a monomer se oslobađa. Monomer zatim dolazi u kontakt s katalizatorom, započinjući reakciju polimerizacije koja ispunjava pukotinu.
Drugi vanjski pristup je korištenje vaskularnih mreža. Slično krvožilnom sustavu u živim organizmima, unutar polimera se stvara mreža kanala. Ti su kanali ispunjeni ljekovitim sredstvom. Kada dođe do oštećenja, ljekovito sredstvo se kroz kanale prenosi do oštećenog područja. Ovaj pristup može osigurati učinkovitiju i kontinuiranu opskrbu ljekovitim sredstvom u usporedbi s mikrokapsulama, posebno za oštećenja većih razmjera.
Samoiscjeljivanje u specifičnim polimernim proizvodima
Pogledajmo neke od polimernih proizvoda u našoj seriji i kako oni mogu imati koristi od mehanizama samoozdravljenja.
Hidrolizirani anhidrid polimaleinske kiselineje svestrani polimer s primjenom u obradi vode, inhibiciji kamenca i kao disperzant. Uključivanjem mehanizama samoiscjeljivanja možemo povećati njegovu izdržljivost u teškim uvjetima. Na primjer, ako se koristi u sustavu za obradu vode gdje može biti izložen mehaničkom naprezanju ili kemijskoj degradaciji, verzija sa samoiscjeljivanjem može popraviti bilo kakvu štetu uzrokovanu tim čimbenicima, osiguravajući dulji radni vijek i bolje performanse.
Poliepoksisukcinska kiselina PESAje poznat po svojoj izvrsnoj biorazgradivosti i prihvatljivosti za okoliš, što ga čini prikladnim za upotrebu u raznim industrijskim i kućanskim aplikacijama. PESA koja se sama obnavlja može biti osobito korisna u primjenama gdje je izložena fizičkim oštećenjima, kao što su premazi ili kao komponenta u kompozitnim materijalima. Sposobnost samozacjeljivanja spriječila bi gubitak njegovih funkcionalnih svojstava uslijed pukotina ili ogrebotina.
Kopolimer akrilne kiseline - 2 - akrilamido - 2 - metilpropan sulfonske kiselinenaširoko se koristi u industriji nafte i plina, kao iu bojama i ljepilima na bazi vode. U industriji nafte i plina, gdje polimer može biti izložen visokim pritiscima i mehaničkim silama, verzija koja se samo zacjeljuje može zadržati svoj integritet i učinkovitost tijekom vremena. U bojama i ljepilima, svojstva samozacjeljivanja mogu poboljšati izdržljivost i dugovječnost premaza i spojeva.
Prednosti i primjena samozacjeljujućih polimera
Prednosti samozacjeljujućih polimera su brojne. Prvo, mogu značajno produžiti životni vijek materijala. U industrijama u kojima je zamjena oštećenih komponenti skupa i dugotrajna, kao što je zrakoplovna i automobilska industrija, samoobnavljajući polimeri mogu smanjiti troškove održavanja i zastoje. Na primjer, u krilu zrakoplova napravljenom od samozacjeljujućih kompozitnih polimera, male pukotine uzrokovane naprezanjem leta mogu se popraviti automatski, eliminirajući potrebu za trenutnim pregledom i popravkom.
Drugo, samoobnavljajući polimeri mogu povećati sigurnost proizvoda. U primjenama kao što su medicinski uređaji ili strukturni materijali, svako oštećenje može predstavljati ozbiljan rizik. Samozacjeljujući polimeri mogu spriječiti širenje pukotina i održati mehanički integritet materijala, smanjujući vjerojatnost kvara.
Primjena samoizlječivih polimera je velika. U elektroničkoj industriji mogu se koristiti za zaštitu tiskanih ploča od oštećenja uzrokovanih mehaničkim stresom ili čimbenicima okoline. U građevinskoj industriji samoobnavljajući polimeri mogu se ugraditi u beton ili premaze kako bi se poboljšala trajnost zgrada. U industriji pakiranja, polimeri koji se sami zacjeljuju mogu spriječiti curenje sadržaja zbog uboda ili ogrebotina.
Kontakt za nabavu
Kao dobavljač visokokvalitetnih polimernih serija kemikalija, prednjačimo u razvoju i opskrbi samoobnavljajućih polimera. Naši proizvodi su dizajnirani da zadovolje različite potrebe raznih industrija. Ako ste zainteresirani saznati više o našim proizvodima od samooporavljajućih polimera ili želite razgovarati o specifičnoj primjeni, potičemo vas da nas kontaktirate. Naš tim stručnjaka spreman je pružiti vam detaljne informacije i podršku kako bi vam pomogli pronaći najbolje polimerno rješenje za vaše zahtjeve.
Reference
- White, SR, Sottos, NR, Geubelle, PH, Moore, JS, Kessler, MR, Sriram, SR, Brown, EN, i Viswanathan, S. (2001.). Autonomno cijeljenje polimernih kompozita. Priroda, 409(6822), 794 - 797.
- Leibler, L., Sidorenko, A., Rubinstein, M., & Creton, C. (2011.). Samozacjeljujuća i termoreverzibilna guma iz supramolekularnog sklopa. Priroda, 469(7329), 298 - 302.
- Wudl, F., Chan, VZH i Heeger, AJ (2007). Materijali za samoliječenje s mikroinkapsuliranim ljekovitim agensima: od dizajna do pripreme. Računi kemijskih istraživanja, 40(12), 1224 - 1232.
