폴리아스파틱의 탄성 메커니즘

폴리아스파르틱의 높은 탄력성은 독특한 분자 구조와 역동적 인 교차 연결 네트워크로 인해 스트레스로 인해 팽창하고 빠르게 원래 모양으로 돌아갈 수 있습니다.

분자 사슬의 세그먼트 설계

1부드러운 세그먼트 (유연한 체인)

폴리에테르/폴리에스터 세그먼트: 일반적으로 폴리아스파르틱은 체인 이동성을 부여하는 폴리테트라메틸렌 글리콜 (PTMG) 또는 폴리카프롤락톤 (PCL) 과 같은 유연한 세그먼트를 포함합니다.

기능: 이 유연한 세그먼트는 외부 힘에 의해 뻗어 나고 롤링하여 높은 연장률을 제공합니다 (일반적으로 > 300%).

2단단한 세그먼트 (직선)

카르바마트 결합 (-NH-CO-O-): 이소시아나트와 아스파르틱 에스테르 사이의 반응으로 형성되며, 과도한 분자 사슬 미끄러짐을 제한하기 위해 딱딱한 교차점을 만듭니다.

기능: 단단한 세그먼트는 수소 결합과 반데르왈스 힘으로 물리적 교차 링크를 형성하여 팽창 강도를 높입니다 (> 20 MPa).

3마이크로파스 분리 구조

부드럽고 단단한 세그먼트는 열역학 불통성으로 인해 자발적으로 마이크로페이즈 분리:

• 부드러운 부분 영역: 탄력 변형에 책임이 있습니다.
• 하드 세그먼트 영역: 전체 물질 무결성을 유지하여 물리적 교차점으로 작용합니다.
• 역동적 반응: 스트레스 를 받으면 부드러운 부분 은 에너지 를 흡수 하기 위해 길어진다. 풀면 단단 한 부분 은 원래 형태 를 회복 한다.

교차 연결 네트워크의 동적 특성

13차원 크로스 링크 밀도

폴리아스파르틱은 이소시아나트와 아스파르틱 에스테르 사이의 화학적 인 교차 연결을 통해 중간 크로스 링크 밀도를 형성합니다.

• 과도한 교류: 재료가 깨지기 쉽다 (예: 전통적인 에포시 樹脂).
• 부적절한 교류: 재료는 쉽게 튀어나옵니다 (예를 들어, 완화되지 않은 고무).
• 폴리아스파르틱: 균형 잡힌 크로스링크 간격으로 분자 사슬이 영구적인 변형 없이 뻗을 수 있습니다.

2반전 가능한 수소 결합

동적 수소 결합은 카르바마트 그룹에서 N-H와 O=C 사이에 형성됩니다.

• 스트레스로 인해 수소 결합이 깨지고 에너지를 흡수합니다.
• 배하: 수소 결합이 변형되어 형태를 회복합니다.
• 자기 치유 잠재력: 미세 균열에 있는 수소 결합은 부분적으로 회복되어 물질의 고장을 지연시킵니다.

탄력적 성질에 대한 실험 데이터

1튼튼성 (ASTM D412)

부러지는 경우 연장: 300%~500% (전통 에포시 樹脂: 3%~5%, 폴리우레탄: ~200%).

탄력 모듈: 100-500 MPa (중간 경직성, 균형 유연성 및 지원)

2동적 기계 분석 (DMA)

유리 전환 온도 (Tg): 일반적으로 -50°C에서 0°C 사이, 낮은 온도에서 탄력을 유지합니다 (일반적인 고무: Tg ~-60°C; 에폭시 樹脂: Tg >50°C).

Tan δ 최고 값: 낮은 (약 0.1-0.3), 낮은 에너지 손실과 높은 탄력성을 나타냅니다.

3.순환 압축 테스트

폴리아스파르틱은 1000 회전 후 50% 압축 스트레스로 <5%의 영구 변형을 나타냅니다 (실리콘 고무: ~ 10%, 폴리우레탄: ~ 15%).

탄력적 인 장점 의 실용적 적용

1산업용 바닥

충격 저항성: 탄력적 인 코팅은 포크 리프트 및 떨어지는 물체로부터 에너지를 흡수하여 콘크리트 기판을 균열으로부터 보호합니다.

케이스: 폴리아스파르틱으로 코팅된 자동차 공장 바닥은 장비 유지보수를 60% 감소시킵니다.

2스포츠면면

에너지 회수: 트랙과 코트에 있는 탄력적인 코팅은 관절 충돌을 줄여 안전성을 향상시킵니다. (반사율>35%)

3- 브릿지 확장 관절

변형 적응력: 코팅은 -30 °C에서 70 °C 내의 브릿지 움직임으로 탄력적으로 변형되어 균열과 물 침투를 방지합니다.

4보호 코팅

폭발 저항성: 군사 및 화학 공장 내의 코팅은 탄력성으로 충격파 에너지를 분산시킵니다.

전통적인 탄력 물질 과 비교

탄력성 성능 조정

1세그먼트 비율 조정

부드러운 세그먼트의 증가: 길이를 증가시킵니다 (예를 들어, 30%에서 50%의 PTMG 함량은 300%에서 450%로 길이를 증가시킵니다.)

단단한 세그먼트 증가: 모듈을 높인다 (예를 들어, 과잉 이소시아나이트는 모듈을 100 MPa에서 300 MPa로 증가시킨다).

2기능적 변경

나노 강화: 탄소 나노 튜브 (CNT) 또는 그래핀을 첨가하면 높은 연장도를 유지하면서 탄력 모두를 향상시킵니다.

경화제: 핵 껍질 입자 (예: 아크릴레이트) 를 넣으면 찢어지지 않는다.

3역동적 횡단 연결 기술

역동 코발렌트 결합: 디엘스-알더 결합을 통합하면 자기 치유 탄력성이 달성됩니다 (현재 실험실에서 진행 중입니다).

폴리아스파르틱의 탄력성은 부드럽고 단단한 세그먼트와 동적 교차 연결 네트워크 사이의 미세 단계 분리의 협력 효과로 발생합니다.유연 한 분자 사슬 디자인 을 통해, 회전 가능한 수소 결합, 적절한 교차 링크 밀도, 폴리아스파르틱은 높은 연장, 빠른 반격 및 내구성을 달성합니다.딱딱함과 유연성의 균형은 폴리아스파르틱을 제조업과 같은 산업에서 필수적인 고성능 탄력 물질로 만듭니다.스마트 다이내믹 결합의 미래 개발은 탄력 조절과 자기 치유 특성을 더욱 향상시킬 것입니다.유연한 전자제품과 지능형 코팅의 응용 분야를 확장.

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