Silikonschutzmaterialien mit kontrollierten Selbstheilungs- und Zähigkeitseigenschaften
Eine aktuelle Arbeit stellt die Herstellung von Silikonschutzmaterialien mit kontrollierten Selbstheilungs- und Zähigkeitseigenschaften vor.
Silikonelastomere mit anpassbaren selbstheilenden und mechanischen Eigenschaften wurden durch ein schrittweises Syntheseverfahren hergestellt, bei dem 4,4′-Methylenbis-(cyclohexyl-isocyanat) (HMDI) und Isophthalaldehyd (IPAL) nacheinander mit aminopropyl-terminiertem Polydimethylsiloxan (AP-PDMS) vernetzt wurden.
Die charakteristischen Imin- und Harnstoffgruppen, die sich auf die Selbstheilungsfähigkeit und Zähigkeit beziehen, wurden in den Silikonelastomeren nachgewiesen. Die Zugspannung der Elastomere steigt von ∼3 KPa auf ∼1.0 MPa, wodurch das Verhältnis von Harnstoff- zu Imingruppen (0,35-3,3) steigt, während die Bruchdehnung immer noch im Bereich von 700-800 % liegt. Es wurde verifiziert, dass das Wasserstoffbindungsnetzwerk in den selbstheilenden Polymeren existiert, das für die verbesserten mechanischen Eigenschaften verantwortlich ist.
Die dynamische Wechselwirkung der Imingruppen nimmt mit der Zunahme der Harnstoffgruppen aufgrund der begrenzten Bewegung der Polymerkette durch Wasserstoffbrückenbindungen ab, was zu einer Degeneration der Selbstheilungseigenschaften führt.
Hervorragende Schutzfähigkeit gegen die Korrosion von Kohlenstoffstahl
Es wird angenommen, dass das selbstheilende Polymer (PDMS-UI-2) aufgrund seiner schnellen Selbstreparatur-Eigenschaft eine hervorragende Schutzfähigkeit gegen die Korrosion von Kohlenstoffstahl in 3,5 %iger NaCl-Lösung aufweist. Daher bietet die Studie eine einfache und effektive Methode zur Herstellung selbstheilender Silikonmaterialien mit einstellbarer Selbstreparaturfähigkeit und mechanischen Eigenschaften, die potenziell als Schutzbeschichtungen in der Meeresumgebung eingesetzt werden können.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Volume 140, March 2020 veröffentlicht.