Polyméry s vlastným liehovaním sa objavili ako revolučná trieda materiálov v oblasti polymérnej vedy. Ako popredný dodávateľ polymérnych sérií chemikálií som nadšený, že sa môžem ponoriť do fascinujúceho sveta ich samoliečovacích mechanizmov. Tieto polyméry majú pozoruhodnú schopnosť samostatne opravovať poškodenie, ktoré majú ďalekosiahle dôsledky v rôznych odvetviach, od automobilového priemyslu po elektroniku a ďalej.
Vnútorné mechanizmy hojenia
Jeden z primárnych mechanizmov hojenia v polyméroch je založený na reverzibilných chemických väzbách. Tieto dlhopisy sa môžu za určitých podmienok zlomiť a reformovať, čo umožňuje polyméru opraviť sa. Napríklad niektoré polyméry obsahujú dynamické kovalentné väzby, ako sú disulfidové väzby. Disulfidové väzby môžu podstúpiť reverzibilnú výmennú reakciu v prítomnosti tepla alebo katalyzátora. Keď je polymér poškodený, rozbité disulfidové väzby sa môžu navzájom rekombinovať, čím sa účinne uzdravujú trhliny alebo rez.
Ďalším typom reverzibilnej väzby je vodíková väzba. Vodíkové väzby sú v porovnaní s kovalentnými väzbami relatívne slabé, ale v mnohých polyméroch sú početné. V polyméroch s vysokou hustotou vodíkových väzieb, keď je materiál poškodený, sa vodíkové väzby zlomia, ale môžu spontánne reformovať kvôli prirodzenej tendencii funkčných skupín zapojených do interakcie. Táto opätovná tvorba vodíkových väzieb môže viesť k sebaklamovaniu malých trhlín.
Supramolekulárne interakcie tiež zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri liečbe samostatne. Supramolekulárne polyméry sú držané pohromade non - kovalentnými interakciami, ako je stohovanie π - π, hostiteľské interakcie a iónové interakcie. Tieto interakcie sú dynamické a môžu byť narušené mechanickým stresom, ale pri odstránení stresu sa môžu reformovať. Napríklad v polyméroch s iónovými skupinami môžu byť elektrostatické interakcie medzi iónmi po poškodení prerušené, ale ióny sa vyrovná a znovu vytvoria interakcie, čo vedie k hojeniu seba samého.
Vonkajšie mechanizmy hojenia
Vonkajšie mechanizmy hojenia sa spoliehajú na začlenenie externých liečivých látok do polymérnej matrice. Mikropsuly sú v tomto ohľade bežným prístupom. Mikropsuly naplnené liečivým činidlom, ako je monomér alebo krížové prepojenie, sa rozptyľujú po celom polyméri. Keď je polymér poškodený, mikrokapsuly sa pretrhnú a uvoľní liečivé činidlo do poškodenej oblasti. Liečivé činidlo potom reaguje s katalyzátorom alebo so sebou, aby vytvorilo polymér, naplnilo trhlinu a obnovilo mechanické vlastnosti materiálu.
Napríklad v niektorých samonosných polyméroch sa mikrokapsuly obsahujúce kvapalný monomér kombinujú s katalyzátorom dispergovaným v polymérnej matrici. Keď sa praskne šíri cez materiál, rozbije mikrokapsuly a monomér sa uvoľní. Monomér potom prichádza do kontaktu s katalyzátorom a iniciuje polymerizačnú reakciu, ktorá vyplní trhlinu.
Ďalším vonkajším prístupom je použitie vaskulárnych sietí. Podobne ako v prípade obehového systému v živých organizmoch sa v polyméri vytvorí sieť kanálov. Tieto kanály sú plné liečivého činidla. Ak dôjde k poškodeniu, liečivé činidlo sa prepravuje do poškodenej oblasti cez kanály. Tento prístup môže poskytnúť efektívnejší a nepretržitejší dodávka liečivého činidla v porovnaní s mikrokapsulami, najmä pre väčšie poškodenie.
Self - Hojenie v konkrétnych polymérnych výrobkoch
Pozrime sa na niektoré z polymérnych výrobkov v našej sérii a na to, ako môžu mať úžitok z mechanizmov uzdravenia samovyčania.
Hydrolyzovaný polymaleický anhydridje všestranný polymér s aplikáciami pri úrade vody, inhibícii mierky a ako dispergačný. Začlenením mechanizmov hojenia samovzovretie môžeme zvýšiť jeho trvanlivosť v tvrdých prostrediach. Napríklad, ak sa používa v systéme úpravy vody, kde môže byť vystavený mechanickému stresu alebo chemickej degradácii, verzia samovyčania by mohla opraviť akékoľvek škody spôsobené týmito faktormi, čím zabezpečila dlhšiu životnosť a lepší výkon.
Polyepoxyzukcinová kyselina PESAje známy svojou vynikajúcou biologickou odbúranosťou a environmentálnou prívetivosťou, vďaka čomu je vhodná na použitie v rôznych priemyselných a domácich aplikáciách. Self -liečivá PESA by mohla byť obzvlášť užitočná v aplikáciách, kde je vystavená fyzickému poškodeniu, napríklad pri povlakoch alebo ako súčasť kompozitných materiálov. Schopnosť hojenia by zabránila strate jeho funkčných vlastností v dôsledku trhlín alebo škrabancov.
Kyselina akrylová - 2 - akrylamido - 2 - Kopolymér kyseliny sulfónovejsa široko používa v ropnom a plynárenskom priemysle, ako aj v farbách a lepidlách na báze vody. V ropnom a plynárenskom priemysle, kde môže byť polymér vystavený vysokým tlakom a mechanickým silám, by si samovyčanie verzie mohla v priebehu času udržať svoju integritu a výkon. V farbách a lepidlách by vlastné liečivé vlastnosti mohli zlepšiť trvanlivosť a dlhovekosť povlakov a väzieb.
Výhody a aplikácie samohybných polymérov
Výhody samohybných polymérov sú početné. Po prvé, môžu výrazne predĺžiť životnosť materiálov. V odvetviach, v ktorých je nahradenie poškodených komponentov nákladné a čas - náročné, ako napríklad letecký a automobilový priemysel, môžu polyméry s vlastným hojením znížiť náklady na údržbu a prestoje. Napríklad v lietadlovom krídle vyrobenom z samohybných kompozitných polymérov je možné automaticky opraviť malé trhliny spôsobené letovým napätím, čím sa eliminuje potreba okamžitej kontroly a opravy.
Po druhé, samonosné polyméry môžu zvýšiť bezpečnosť výrobkov. V aplikáciách, ako sú zdravotnícke pomôcky alebo štrukturálne materiály, môže akékoľvek poškodenie predstavovať vážne riziko. Self -Geing Polymers môžu zabrániť šíreniu trhlín a udržiavať mechanickú integritu materiálu, čím sa zníži pravdepodobnosť zlyhania.
Aplikácie polymérov s vlastným hojením sú obrovské. V priemysle elektroniky sa môžu použiť na ochranu dosiek obvodov pred poškodením spôsobeným mechanickým stresom alebo environmentálnymi faktormi. V stavebníctve môžu byť polyméry s vlastným hojením začlenené do betónu alebo povlakov, aby sa zlepšila trvanlivosť budov. V obalovom priemysle môžu polyméry s vlastným hojením zabrániť úniku obsahu v dôsledku vpichov alebo škrabancov.
Kontakt pre obstarávanie
Ako dodávateľ vysoko kvalitných polymérnych sérií chemikálií sme v popredí vývoja a zásobovania samovyčiacich sa polymérov. Naše výrobky sú navrhnuté tak, aby vyhovovali rôznym potrebám rôznych odvetví. Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našich produktoch s vlastným liečivým polymérom alebo by ste chceli diskutovať o konkrétnej aplikácii, odporúčame vám, aby ste nás kontaktovali. Náš tím expertov je pripravený poskytnúť vám podrobné informácie a podporu, ktorá vám pomôže nájsť najlepšie polymérne riešenie pre vaše požiadavky.
Odkazy
- White, Sr, Sottos, NR, Geubelle, PH, Moore, JS, Kessler, MR, Sriram, SR, Brown, EN, & Viswanathan, S. (2001). Autonómne hojenie polymérnych kompozitov. Nature, 409 (6822), 794 - 797.
- Leibler, L., Sidorenko, A., Rubinstein, M., & Creton, C. (2011). Self -liečenie a termoreverzibilné guma z supramolekulárneho zhromaždenia. Nature, 469 (7329), 298 - 302.
- Wudl, F., Chan, VZH a Heeger, AJ (2007). Self - liečivé materiály s mikroenkapsulovanými liečivými činidlami: od návrhu po prípravu. Účty chemického výskumu, 40 (12), 1224 - 1232.
