Polimeri koji se samoizliječu pojavili su se kao revolucionarna klasa materijala u polju nauke o polimerima. Kao vodeći dobavljač polimernih serija hemikalija, uzbuđen sam što ću ući u fascinantan svijet njihovih mehanizama samoizlječenja. Ovi polimeri imaju izuzetnu sposobnost da autonomno popravljaju oštećenja, što ima dalekosežne implikacije u različitim industrijama, od automobilske do elektronike i šire.
Intrinzično samoiscjeljivanje Mehanizmi
Jedan od primarnih mehanizama samoizlječenja u polimerima temelji se na reverzibilnim kemijskim vezama. Ove veze se mogu pokidati i reformisati pod određenim uslovima, dozvoljavajući polimeru da se sam popravi. Na primjer, neki polimeri sadrže dinamičke kovalentne veze kao što su disulfidne veze. Disulfidne veze mogu biti podvrgnute reverzibilnoj reakciji izmjene u prisustvu topline ili katalizatora. Kada je polimer oštećen, prekinute disulfidne veze mogu se rekombinovati jedna s drugom, efikasno zacjeljujući pukotinu ili posjekotinu.
Druga vrsta reverzibilne veze je vodonična veza. Vodikove veze su relativno slabe u poređenju sa kovalentnim vezama, ali su brojne u mnogim polimerima. U polimerima sa visokom gustinom vodoničnih veza, kada je materijal oštećen, vodonične veze pucaju, ali se mogu spontano reformisati zbog prirodne sklonosti uključenih funkcionalnih grupa da interaguju. Ova re-formacija vodoničnih veza može dovesti do samozarastanja 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. Ove interakcije su dinamičke i mogu biti poremećene mehaničkim naprezanjem, ali se mogu reformisati kada se stres ukloni. Na primjer, u polimerima sa jonskim grupama, elektrostatičke interakcije između jona mogu se prekinuti nakon oštećenja, ali će se ioni ponovo poravnati i ponovo uspostaviti interakcije, što će dovesti do samoizlječenja.
Ekstrinzično samoiscjeljivanje Mehanizmi
Ekstrinzički mehanizmi samoizlječenja oslanjaju se na inkorporaciju vanjskih ljekovitih sredstava u polimerni matriks. Mikrokapsule su uobičajen pristup u ovom pogledu. Mikrokapsule ispunjene sredstvom za iscjeljivanje, kao što je monomer ili sredstvo za umrežavanje, raspršene su po polimeru. Kada je polimer oštećen, mikrokapsule pucaju, oslobađajući ljekovito sredstvo u oštećeno područje. Sredstvo za zacjeljivanje zatim reagira s katalizatorom ili sam sa sobom kako bi formirao polimer, popunjavajući pukotinu i vraćajući mehanička svojstva materijala.
Na primjer, u nekim samoizlječivim polimerima, mikrokapsule koje sadrže tečni monomer se kombiniraju s katalizatorom dispergiranim u polimernoj matrici. Kada se pukotina širi kroz materijal, ona razbija mikrokapsule, a monomer se oslobađa. Monomer tada dolazi u kontakt sa katalizatorom, pokrećući reakciju polimerizacije koja ispunjava pukotinu.
Drugi ekstrinzični pristup je korištenje vaskularnih mreža. Slično cirkulacijskom sistemu u živim organizmima, unutar polimera se stvara mreža kanala. Ovi kanali su ispunjeni lekovitim sredstvom. Kada dođe do oštećenja, ljekovito sredstvo se kanalima transportira do oštećenog područja. Ovaj pristup može da obezbedi efikasnije i kontinuirano snabdevanje lekovitim sredstvom u poređenju sa mikrokapsulama, posebno za oštećenja većih razmera.
Samoizlječenje u specifičnim polimernim proizvodima
Pogledajmo neke od polimernih proizvoda u našoj seriji i kako oni mogu imati koristi od mehanizama samoizlječenja.
Hidrolizovani polimaleinski anhidridje svestrani polimer sa primenom u tretmanu vode, inhibiciji kamenca i kao disperzant. Uključujući mehanizme samoizlječenja, možemo poboljšati njegovu izdržljivost u teškim okruženjima. Na primjer, ako se koristi u sistemu za prečišćavanje vode gdje može biti izložen mehaničkom naprezanju ili hemijskoj degradaciji, verzija sa samoizlječenjem mogla bi popraviti svako oštećenje uzrokovano ovim faktorima, osiguravajući duži vijek trajanja i bolje performanse.
Poliepoksijantarna kiselina PESApoznat je po svojoj odličnoj biorazgradivosti i ekološkoj prihvatljivosti, što ga čini pogodnim za upotrebu u raznim industrijskim i kućnim primjenama. Samozarastajući PESA može biti posebno koristan u aplikacijama gdje je izložen fizičkim oštećenjima, kao što su premazi ili kao komponenta u kompozitnim materijalima. Sposobnost samoizlječenja spriječila bi gubitak njegovih funkcionalnih svojstava zbog pukotina ili ogrebotina.
Akrilna kiselina - 2 - Akrilamido - 2 - Kopolimer metilpropan sulfonske kiselineima široku primenu u industriji nafte i gasa, kao iu bojama i lepkovima na bazi vode. U industriji nafte i plina, gdje polimer može biti izložen visokim pritiscima i mehaničkim silama, verzija koja se samoizliječi mogla bi zadržati svoj integritet i performanse tokom vremena. Kod boja i ljepila, svojstva samozalječenja mogu poboljšati trajnost i dugovječnost premaza i veza.
Prednosti i primjena samoiscjeljujućih polimera
Prednosti samoizlječivih polimera su brojne. Prvo, oni mogu značajno produžiti vijek trajanja materijala. U industrijama u kojima je zamjena oštećenih komponenti skupa i dugotrajna, kao što su svemirska i automobilska industrija, polimeri koji samozacjeljuju mogu smanjiti troškove održavanja i zastoje. Na primjer, u krilu aviona napravljenom od samozarastajućeg kompozitnog polimera, male pukotine uzrokovane naprezanjem leta mogu se automatski popraviti, eliminirajući potrebu za hitnim pregledom i popravkom.
Drugo, samoizljevajući polimeri mogu poboljšati sigurnost proizvoda. U aplikacijama kao što su medicinski uređaji ili konstrukcijski materijali, svako oštećenje može predstavljati ozbiljan rizik. Samozacjeljivi polimeri mogu spriječiti širenje pukotina i održati mehanički integritet materijala, smanjujući vjerovatnoću kvara.
Primene samolečivih polimera su ogromne. U elektronskoj industriji mogu se koristiti za zaštitu ploča od oštećenja uzrokovanih mehaničkim stresom ili faktorima okoline. U građevinskoj industriji, samozacjeljivi polimeri mogu se ugraditi u beton ili premaze kako bi se poboljšala trajnost zgrada. U industriji ambalaže, samozacjeljivi polimeri mogu spriječiti curenje sadržaja zbog uboda ili ogrebotina.
Kontakt za nabavku
Kao dobavljač visokokvalitetnih polimernih serija hemikalija, mi smo na čelu u razvoju i isporuci samolečivih polimera. Naši proizvodi su dizajnirani da zadovolje različite potrebe različitih industrija. Ako ste zainteresirani da saznate više o našim samoizlječivim polimernim proizvodima ili želite razgovarati o specifičnoj primjeni, preporučujemo vam da nas kontaktirate. Naš tim stručnjaka je spreman da vam pruži detaljne informacije i podršku kako bi vam pomogao da pronađete najbolje rešenje polimera za vaše potrebe.
Reference
- White, SR, Sottos, NR, Geubelle, PH, Moore, JS, Kessler, MR, Sriram, SR, Brown, EN, i Viswanathan, S. (2001). Autonomno zacjeljivanje polimernih kompozita. Nature, 409(6822), 794 - 797.
- Leibler, L., Sidorenko, A., Rubinstein, M., & Creton, C. (2011). Samozacjeljujuća i termoreverzibilna guma iz supramolekularnog sklopa. Nature, 469(7329), 298 - 302.
- Wudl, F., Chan, VZH, & Heeger, AJ (2007). Materijali koji se samoiscjeljuju s mikrokapsuliranim ljekovitim sredstvima: od dizajna do pripreme. Računi kemijskih istraživanja, 40(12), 1224 - 1232.
