Ushbu tadqiqot poliuretan/urea asosidagi himoya qoplamalarida yuqori qattiqlik, mexanik mustahkamlik, ishlov berish qulayligi va zarba energiyasini yutish xususiyatlarini bir vaqtning o‘zida qanday muvozanatlash mumkinligini o‘rganadi. Tadqiqotchilar poliuretan/urea tarmog‘ining qattiq segment ulushini novolak–geksametilentetramin va diaminobutan yordamida sozlagan; yumshoq segment xulqini PPG4000 bilan o‘zgartirgan va polimer tuzilmasini DMSO bilan modifikatsiyalangan kaolin bilan mustahkamlagan. Jami 13 ta formulatsiya tayyorlangan; kimyoviy tuzilma, zarracha taqsimoti, qatlamlararo masofa, cho‘zilish xulqi, qattiqlik, g‘ovaklilik, zarbaga chidamlilik, sinish morfologiyasi, dinamik mexanik xususiyatlar va termik barqarorlik birgalikda o‘rganilgan.

Tadqiqotchilar eng muvozanatli nanokompozit deb tanlagan P2P200MND-K7 formulatsiyasi massa bo‘yicha %7 DMSO bilan modifikatsiyalangan kaolin, %2,91 PPG4000 va %73,84 qattiq segmentni o‘z ichiga oladi. Ushbu namunada 16,16 ± 0,88 MPa cho‘zilish mustahkamligi, 531 ± 16 MPa Young moduli, 3,73 ± 0,06 kJ/m² Izod zarba chidamliligi va 64–66 Shore D qattiqligi qayd etilgan. Qoplama 200 cm tushirish balandligida yorilmasdan qolgan va taxminan %77,33 zarba energiyasini yutish samaradorligini ko‘rsatgan. Biroq eng yuqori tushuvchi og‘irlik ko‘rsatkichi nano-kaolin bo‘lmagan P2P200MND-K0 namunada kuzatilgan; bu namuna 240 cm balandlikda taxminan %80,83 energiyani yutgan.

P2P200MND-K7 uchun uzilishdagi cho‘zilish va qattiqlik qiymatlari tadqiqotning turli bo‘limlarida bir-biriga mos kelmaydi. Mexanik natijalar bo‘limida uzilishdagi cho‘zilish %2,12 ± 0,03 va qattiqlik 10,32 ± 0,95 MJ/m³ deb berilgan, annotatsiya va xulosa bo‘limlarida esa mos ravishda %3,55 ± 0,03 va 11,99 ± 0,95 MJ/m³ qiymatlaridan foydalanilgan. Shu sababli ushbu ikki xususiyat mustaqil ma’lumot yoki muallif izohisiz yagona aniq qiymat sifatida taqdim etilmasligi kerak.

Turkiya nuqtayi nazaridan tadqiqot sanoat mashinalari korpuslari, transport vositalari, alyuminiy panellar, mudofaa va xavfsizlik uskunalari, zarbaga duch kelishi mumkin bo‘lgan korpuslar hamda muhim yuzalarni himoyalash uchun ishlab chiqiladigan polimer qoplamalar uchun metodik asos beradi. Biroq ishlatilgan xomashyolarning ta’minot xususiyatlari, qoplama qalinligi, g‘ovaklilik, qotirish dasturi va substrat sharoitlari natijalarga bevosita ta’sir qiladi. Formulatsiyani Turkiyada tijoriy yoki xavfsizlik jihatidan muhim qoplama sifatida qo‘llash uchun mahalliy xomashyo bilan qayta ishlab chiqarish, standartlashtirilgan takroriy zarba sinovlari, qoplama–substrat yopishish sinovlari, ekologik qaritish va qo‘llanishga xos ballistik yoki mexanik tekshiruvlar zarur.

Tadqiqotning asosiy savoli nima?

Tadqiqotning asosiy savoli — qattiq segment ulushi yuqori bo‘lgan poliuretan/urea qoplamalarida yuzaga kelishi mumkin bo‘lgan mo‘rtlikni qanday kamaytirish va qoplamani bir vaqtning o‘zida yuqori mustahkamlik, boshqariladigan deformatsiya, zarba energiyasini yutish va ishlov berish qulayligini namoyon etadigan tarzda qanday loyihalash mumkinligidir.

Poliuretan/urea tizimlarida qattiq segment miqdorini oshirish odatda qattiqlik va yuk ko‘tarish qobiliyatini oshiradi. Biroq qattiq segmentlarning haddan tashqari ko‘payishi zanjir harakatchanligini cheklashi, qoplama ishlab chiqarishda erta jellanish yoki notekis tuzilma hosil qilishi va uzilishdagi cho‘zilishni kamaytirishi mumkin. Faqat yumshoq segmentlarni ko‘paytirish esa moslashuvchanlikni oshirar ekan, qattiqlik va sirt qattiqligining pasayishiga olib kelishi mumkin.

Tadqiqot ushbu qarama-qarshilikni uch tarkibli loyihalash yondashuvi bilan hal qilishga urinadi:

• Qattiq segment tuzilmasini novolak, aromatik izosiyanat va urea bog‘lari bilan mustahkamlash,
• Uzun zanjirli PPG4000 yordamida deformatsiya va viskoelastik xulqni sozlash,
• DMSO bilan qatlamlararo masofasi oshirilgan kaolinni mustahkamlovchi va interfeys fazasi sifatida ishlatish.

Nima uchun poliuretan/urea qoplamalari zarbadan himoyalashda qo‘llanadi?

Poliuretan/urea yoki PUU tuzilmalari kimyoviy jihatdan turlicha qattiq va yumshoq segmentlarning bir tarmoqda mavjudligi sabab ko‘p fazali xulq ko‘rsatishi mumkin. Yumshoq segmentlar zanjir harakatchanligi, mahalliy deformatsiya va elastik tiklanishni ta’minlaydi, qattiq segmentlar esa qattiq hududlar hosil qilib yuk uzatilishi va o‘lcham barqarorligiga hissa qo‘shadi.

Diamin zanjir uzaytiruvchilarning izosiyanatlar bilan reaksiyasidan hosil bo‘lgan urea bog‘lari uretan bog‘lariga qaraganda kuchli vodorod bog‘larini hosil qilishi mumkin. Bu bog‘lar yuklanish vaqtida qisman qayta tashkil topishi mumkin. Shunday qilib, qattiq hududlar faqat doimiy mustahkamlash nuqtalari sifatida emas, balki deformatsiya vaqtida energiya sarflovchi qaytariluvchi o‘zaro ta’sirlar sifatida ham harakat qilishi mumkin.

Zarba energiyasining kamayishi tadqiqotda bitta mexanizmga bog‘lanmagan. Taklif qilingan mexanizmlar quyidagilar:

• Polimer zanjirlarining viskoelastik harakati,
• Vodorod bog‘larining uzilishi va qayta hosil bo‘lishi,
• Qattiq va yumshoq fazalar orasidagi yuk uzatilishi,
• Kaolin qatlamlari atrofida yoriq yo‘nalishining o‘zgarishi,
• G‘ovak devorlarining mahalliy deformatsiyasi yoki qulab tushishi,
• Qoplama va alyuminiy o‘rtasidagi mexanik impedans farqi sabab kuchlanish to‘lqinining qisman qaytishi.

Tadqiqotda qaysi xomashyolar ishlatilgan?

DMSO bilan modifikatsiyalangan kaolin qanday tayyorlangan?

Tadqiqotning 7-sahifasidagi 1-rasm kaolinning DMSO bilan modifikatsiyasini to‘rt bosqichda ko‘rsatadi. Har bir maydalash idishiga 100 g kaolin va 150 g DMSO qo‘shilgan. Turli o‘lchamdagi maydalash sharlari yordamida aralashma planetar sharli tegirmonda 700 ayl/min tezlikda 5 soat ishlangan.

Maydalashdan keyin hosil bo‘lgan kaolin–DMSO suspenziyasi yopiq idishga olingan va DMSO molekulalarining kaolinit qatlamlari orasiga joylashishini qo‘llab-quvvatlash uchun 85°C da 120 soat saqlangan. So‘ng suspenziya erituvchini chiqarish uchun 80°C da bir hafta quritilgan va olingan qattiq modda laboratoriya tegirmonida qayta maydalangan.

Ushbu jarayonda DMSO ning kaolinitning qatlamlararo gidroksil guruhlari bilan o‘zaro ta’sirlashib, qatlamlar orasidagi bog‘larni zaiflashtirishi va bazal masofani oshirishi maqsad qilingan. Kutilgan natijalar — qatlamlarning osonroq ajralishi, aglomeratsiyaning kamayishi va polimer bilan kuchliroq interfeys o‘zaro ta’siri.

Kaolin haqiqatan ham qatlamlar orasiga DMSO oldimi?

XRD natijalari strukturaviy kengayishni qo‘llab-quvvatlaydi. Xom kaolinda bazal qatlamlanishni ko‘rsatadigan asosiy akslanish taxminan 7,24 Å qatlamlararo masofaga to‘g‘ri kelgan. DMSO ishlovidan so‘ng taxminan 11,30 Å masofaga mos keladigan yangi va kuchli past burchakli akslanish paydo bo‘lgan.

Xom kaolinga tegishli 7,24 Å akslanish modifikatsiyadan keyin butunlay yo‘qolmagani barcha qatlamlar bir xil darajada interkalatsiyalanmaganini ko‘rsatadi. Tadqiqotchilar olingan kukun tarkibida ham DMSO bilan kengaygan qatlamlar, ham asl tuzilishini katta darajada saqlagan kaolin hududlari bor degan xulosaga kelgan.

DLS o‘lchovida ustun taqsimot taxminan 1.100–1.500 nm oralig‘ida, cho‘qqi nuqtasi esa 1.303,6 nm atrofida. DLS ayniqsa aglomeratlarning gidrodinamik o‘lchamini o‘lchagani uchun alohida qatlam qalinligini bevosita bermaydi. Biroq bu natija suspenziyadagi ustun klasterlar taxminan 1,3 µm o‘lchamda ekanini va “nano-kaolin” atamasi o‘lchangan barcha zarrachalar alohida nanometr miqyosida degani emasligini ko‘rsatadi.

PUU qoplamalari qanday sintez qilingan?

Tadqiqotning 8-sahifasidagi 2-rasm ishlab chiqarish jarayonini mexanik aralashtirishdan erkin qoplama plastinasigacha ko‘rsatadi. PM-200, PEG600 va namlik yutuvchi avval xona haroratida aralashtirilgan. Novolak–geksametilentetramin kukuni qo‘shilib qattiq segment ulushi oshirilgan va bir jinsli taqsimot hosil bo‘lguncha aralashtirish davom ettirilgan.

Diaminobutan tizimga to‘g‘ridan-to‘g‘ri emas, suyultirilgan eritma sifatida qo‘shilgan. Buning sababi amin va izosiyanat guruhlari orasidagi tez reaksiya keskin viskozitet oshishi va erta jellanishga olib kelishini oldini olishdir. Nanokompozitlarda DMSO bilan modifikatsiyalangan kaolin dastlabki aralashtirish bosqichida tizimga kiritilgan.

PPG4000 ishlatilgan formulatsiyalarda umumiy gidroksil ekvivalentligi saqlanadigan tarzda PEG600 ning bir qismi PPG4000 bilan almashtirilgan. Shu tariqa yumshoq segment tuzilmasi o‘zgartirilayotganda asosiy reaksiya stexiometriyasini saqlash maqsad qilingan.

Aralashmalar taxminan 13,5 × 7 cm yoki 9 × 4 cm tekis o‘lchamli qoliplarga taxminan 4 mm qalinlikda quyilgan. Qotirish dasturi quyidagicha:

1. Xona haroratida 24 soat dastlabki quritish,
2. 40°C da 24 soat yakuniy qotirish,
3. 80°C da 24 soat qo‘shimcha qotirish.

Namuna kodlari nimani anglatadi?

Tadqiqotda jami 13 formulatsiya tayyorlangan. “K” harfidan keyingi raqam yakuniy aralashmadagi modifikatsiyalangan kaolin foizini ko‘rsatadi. P0.5, P1 va P2 ifodalari PPG4000 bilan qilingan yumshoq segment o‘zgarishining formulatsiya bosqichlarini bildiradi; bu kodlar yakuniy aralashmadagi haqiqiy massa foiziga aynan teng emas.

Kimyoviy tarmoq hosil bo‘lgani qanday tasdiqlangan?

FTIR tahlilida PEG600 ga tegishli taxminan 3.390 cm⁻¹ gidroksil tasmasi, PM-200 ga tegishli taxminan 2.273 cm⁻¹ erkin izosiyanat tasmasi hamda novolak komponentining aromatik va fenolik tasmalari boshlang‘ich materiallarni tasdiqlagan.

PUU tarmog‘i hosil bo‘lgach, taxminan 3.322 cm⁻¹ da N–H cho‘zilish tasmasi va 3.020 cm⁻¹ atrofida vodorod bog‘langan keng N–H tasmasi kuzatilgan. Taxminan 1.712 cm⁻¹ tasma uretan karboniliga, 1.690 cm⁻¹ atrofidagi yelka esa urea karboniliga biriktirilgan. Taxminan 1.509 cm⁻¹ tasma amid II hududi bilan bog‘langan.

Bu o‘zgarishlar uretan va urea bog‘lari hosil bo‘lganini qo‘llab-quvvatlaydi. Biroq yakuniy qoplamada 2.273 cm⁻¹ atrofida kichik erkin NCO tasmasi qolgan. Ushbu qoldiq signal stexiometrik nomutanosiblik, tarmoq ichida cheklangan diffuziya yoki ayrim izosiyanat hududlarining sekinroq reaksiyaga kirishishi bilan izohlangan.

Nano-kaolin kimyoviy reaksiyada yoki interfeys o‘zaro ta’sirida qatnashgan bo‘lishi mumkinmi?

Kaolin miqdori K1 dan K7 gacha oshgani sari erkin NCO tasmasining nisbiy intensivligi kamaygan. Tadqiqotchilar buni kaolin sirtidagi Al–OH va Si–OH guruhlarining izosiyanat guruhlari bilan reaksiyaga kirishishi yoki kuchli o‘zaro ta’sir hosil qilishi bilan bog‘lagan.

Kaolin qo‘shilishi har ikki seriyada erkin NCO ning uretan karboniliga nisbatini kamaytirgan. Biroq FTIR ning o‘zi aniq bir kovalent bog‘ hosil bo‘lganini qat’iy isbotlamaydi. Natijalar reaksiya yoki kuchli vodorod bog‘iga asoslangan interfeys o‘zaro ta’siri bilan mos keladi.

Cho‘zilish mustahkamligi kaolin miqdori bilan qanday o‘zgargan?

Kaolinsiz P200MND-K0 namunasining cho‘zilish mustahkamligi 6,90 ± 0,08 MPa. Kaolin miqdori oshirilishi bilan mustahkamlik umumiy ravishda oshgan va K7 formulatsiyasida 8,27 ± 0,19 MPa bilan seriyaning eng yuqori barqaror qiymatiga yetgan.

Kaolin ulushi %9 va %11 gacha oshirilganda mustahkamlik mos ravishda taxminan 7,17 va 6,95 MPa gacha tushgan. Tadqiqotchilar bu pasayishni ortiqcha to‘ldiruvchi, aglomeratsiya, ishlov berish qobiliyatining yo‘qolishi va kuchlanish to‘planishi bilan bog‘lagan. Shu sababli %7 kaolin faqat eng yuqori sonli natijani emas, balki takrorlanuvchanlik va jarayon barqarorligini ham hisobga oluvchi optimal daraja sifatida tanlangan.

PPG4000 mexanik xususiyatlarni qanday o‘zgartirgan?

PPG4000 qo‘shilishi qoplamani faqat yumshatmagan; cho‘zilish mustahkamligini va ko‘pchilik formulatsiyalarda Young modulini ham oshirgan. Tadqiqotchilar buni g‘ovaklilikning kamayishi, bir jinsliroq tarmoq hosil bo‘lishi va samarali yuk ko‘taruvchi kesimning kattalashishi bilan izohlaydi.

Tadqiqotning 21-sahifasidagi 9a-rasm P2P200MND-K7 uchun kuchlanish–deformatsiya egri chizig‘i ostidagi maydonni aniq 10,32 MJ/m³ deb belgilaydi. Shu sahifadagi natijalar matni ham 10,32 ± 0,95 MJ/m³ qiymatini beradi. Shu sababli 11,99 MJ/m³ qiymati manba ichidagi ma’lumotlar nomuvofiqligi hal etilmasdan natijalar bo‘limidagi o‘lchov bilan birlashtirilmasligi kerak.

Qoplamaning qattiqligi qanday darajada?

P200MND-K7 namunasining Shore D qattiqligi taxminan 56,5–57,5 oralig‘ida. PPG4000 tutgan P2P200MND-K0 va P2P200MND-K7 formulatsiyalarida qattiqlik 64–66 oralig‘igacha oshgan.

Uzun zanjirli yumshoq segment komponentining qattiqlikni oshirishi bir qarashda kutilmagan ko‘rinadi. Tadqiqotchilar buni bevosita kimyoviy qattiqlashishdan ko‘ra g‘ovaklarning kamayishi, ichki nuqsonlarning cheklanishi va zichroq tarmoq tuzilmasining hosil bo‘lishi bilan izohlaydi.

Izod zarba chidamliligi qanday o‘zgargan?

Etalon P200MND-K0 namunasi 1,70 ± 0,03 kJ/m² Izod zarba chidamliligini ko‘rsatgan. %1 va %3 kaolinli namunalarda qiymat avval pasaygan, %5 kaolinda 1,84 ± 0,06 kJ/m² gacha va %7 kaolinda 2,09 ± 0,09 kJ/m² gacha ko‘tarilgan.

%9 va %11 kaolinli namunalarda ayrim yuqoriroq sonli natijalar olingan bo‘lsa-da, xato oraliqlari keng va takrorlanuvchanlik zaif bo‘lgan. Shu sababli tadqiqotchilar %7 ni barqaror optimum deb qabul qilgan.

P2P200MND-K7 ning Izod chidamliligi etalon qoplamanikidan taxminan 2,2 baravar yuqori. Bu taqqoslash ayni tadqiqot ichidagi namunalarga tegishli; qalinligi yoki sinov geometriyasi boshqacha bo‘lgan tijoriy qoplamalar bilan bevosita taqqoslash qilinmagan.

Tushuvchi og‘irlik sinovida energiya yutilishi qanday hisoblangan?

Tushuvchi og‘irlikning boshlang‘ich balandligi va zarbadan keyingi qaytish balandligidan foydalanilgan:

\[ E_{\mathrm{abs}}(\%) = \left( 1-\frac{h_{\mathrm{reb}}}{h_{\mathrm{drop}}} \right) \times 100 \]

Bu yerda \(h_{\mathrm{drop}}\) boshlang‘ich tushirish balandligini, \(h_{\mathrm{reb}}\) esa qaytish balandligini ko‘rsatadi. Hisob havo qarshiligi va boshqa tizim yo‘qotishlari alohida ajratilmagan ideal potensial energiya yondashuviga asoslanadi.

Eng yuqori tushuvchi og‘irlik ko‘rsatkichi P2P200MND-K0 namunasida. Nano-kaolinsiz bu tuzilma yumshoqroq va viskoelastikroq xulq ko‘rsatgan; g‘ovak devorlarining mahalliy deformatsiyasi va qulab tushishi sinishdan oldin ko‘proq energiya sarflagan.

P2P200MND-K7 esa pastroq g‘ovaklilik va kattaroq yuk ko‘taruvchi kesim tufayli 200 cm gacha barqaror qolgan, ayni paytda yuqori cho‘zilish va Izod chidamliligini ta’minlagan. Shu sababli u “eng muvozanatli nanokompozit” deb tanlangan. Bu ibora barcha sinovlarda eng yuqori qiymatni bergani degani emas.

G‘ovaklilik qanday o‘lchangan?

G‘ovaklilik Arximed asosidagi zichlik o‘lchovi va g‘ovaksiz PUU uchun 1,15 g/cm³ nazariy zichlik qabul qilinib hisoblangan:

\[ P = \left( 1-\frac{\rho_{\mathrm{ölçülen}}} {\rho_{\mathrm{teorik}}} \right) \times 100 \]

G‘ovaklilik hisobga olingach, samarali yuk ko‘taruvchi maydon quyidagicha aniqlangan:

\[ A_{\mathrm{etkili}} = A_{\mathrm{görünür}} \left( 1-\frac{P}{100} \right) \]

Bu yondashuv g‘ovaklar ta’sirini umumiy bo‘shliq ulushiga qisqartiradi. G‘ovaklarning o‘lchami, yo‘nalishi, bog‘langanligi va kuchlanish maydoniga nisbatan taqsimoti bir xil g‘ovaklilik foizida turli mexanik natijalarni keltirib chiqarishi mumkin.

SEM tasvirlari sinish mexanizmi haqida nimani ko‘rsatadi?

Tadqiqotning 25-sahifasidagi 12-rasm P2P200MND-K7 ning sinish yuzasini turli kattalashtirishlarda ko‘rsatadi. Past kattalashtirishda qoplama qalinligi bo‘ylab hujayrasimon tuzilma va o‘zaro bog‘langan bo‘shliqlar kuzatiladi.

Yoriq to‘g‘ri chiziq bo‘ylab rivojlanmagan; g‘ovak devorlari, notekis hududlar va to‘ldiruvchi atrofida yo‘nalishini o‘zgartirib, yanada egri-bugri yo‘lni bosib o‘tgan. Bunday yo‘l sinish yuzasini kattalashtirishi va yoriq tarqalishi uchun ko‘proq energiya talab qilishi mumkin.

Yuqori kattalashtirishda plastinkasimon kaolin zarrachalari va qattiq segmentga boy hududlar ko‘ringan. Ba’zi kaolin plastinkalari polimer ichiga ko‘milgan ko‘rinsa, ayrim hududlarda toza bo‘shliqlar va interfeys ajralishi mavjud.

Zarracha–matritsa ajralishi ikki qarama-qarshi ta’sir hosil qilishi mumkin:

• Bo‘shliq hosil bo‘lishi va uning atrofidagi plastik deformatsiya orqali energiya sarflashi mumkin,
• Shu bilan birga yangi yoriqlar boshlanishi mumkin bo‘lgan zaif hududlarni yaratishi mumkin.

Kompozit ichidagi kaolin qatlamlarining holati qanday?

%7 kaolinli PUU qoplamasining XRD naqshida 15°–30° oralig‘ida keng amorf halo kuzatilgan. Taxminan 20° atrofidagi keng maksimum polimer matritsa asosan amorf ekanini ko‘rsatadi.

Past burchakli hududda taxminan 7,15°, 7,94° va 12,24° akslanishlar topilgan. Ular mos ravishda taxminan 12,35, 11,12 va 7,23 Å qatlamlararo masofalarga to‘g‘ri keladi.

7,23 Å atrofidagi qiymat asl kaolinit tuzilmasining bir qismi saqlanganini, 11–12 Å atrofidagi masofalar esa DMSO ishlovi va polimer o‘zaro ta’siri natijasida kengaygan qatlamlarni ko‘rsatadi. Natijalar to‘liq eksfoliatsiya emas, qisman interkalatsiya va qisman saqlangan qatlamli tuzilma bilan mos keladi.

Dinamik mexanik tahlil nimani ko‘rsatdi?

P2P200MND-K7 taxminan −22,6 dan 69,8°C gacha va 0,1–50 Hz chastotalarda uch nuqtali egilish DMA sinovidan o‘tkazilgan. 25°C da saqlash moduli \(E'\) taxminan 1,53–1,64 GPa oralig‘ida bo‘lgan.

Saqlash modulining yo‘qotish modulidan ancha katta bo‘lishi qoplama ushbu harorat oralig‘ida elastik va qattiqlik ustun xulq ko‘rsatishini bildiradi. Chastota oshgani sari \(E'\) cheklangan darajada oshgan; bu qisqa vaqt masshtablarida segment harakati ko‘proq cheklangan deb talqin qilingan.

25°C da tan δ taxminan 0,041–0,048 oralig‘ida. Bu qiymat qoplama yuqori so‘ndiruvchi yumshoq elastomer kabi emas, balki past, ammo o‘lchanadigan viskoelastik yo‘qotishga ega qattiq qoplama kabi harakat qilishini ko‘rsatadi.

Tan δ egri chiziqlari o‘rganilgan harorat oralig‘ida to‘liq cho‘qqi hosil qilmagan va yuqori harorat chegarasida ko‘tarilishda davom etgan. Shu sababli tadqiqot shisha o‘tish haroratini aniq qiymat bilan belgilamagan:

\[ T_g(\tan\delta) > 69{,}8^\circ\mathrm{C} \]

Bu ifoda shisha o‘tish 69,8°C da sodir bo‘lganini anglatmaydi; asosiy relaksatsiya cho‘qqisi o‘lchov oynasidan yuqorida yoki juda keng harorat oralig‘iga yoyilganini ko‘rsatadi.

DMA master egri chiziqlari qaysi vaqt masshtabini ko‘rsatadi?

Saqlash moduli master egri chizig‘ida eng yuqori va eng past qiymatlar nisbati taxminan 1,44. Tadqiqotchilar buni keng kamaytirilgan chastota oralig‘ida yuk ko‘taruvchi tarmoq nisbatan barqaror qolishi deb talqin qilgan.

Yo‘qotish moduli yuqori kamaytirilgan chastotalarda oshgan. Bu tendensiya qisqa muddatli va zarbaga o‘xshash yuklanishlarda mutlaq energiya yo‘qotishi ko‘payishi mumkinligini ko‘rsatadi. Biroq vaqt–harorat superpozitsiyasida ishlatilgan siljitish omillari va moslashtirish noaniqliklari batafsil hisobot qilinmagan.

DSC natijalari nimani ko‘rsatdi?

Birinchi isitish skanida past harorat hududida ikki hodisa kuzatilgan:

• Taxminan −1,5°C da 1,161 J/g entalpiyali zaif hodisa,
• Taxminan 14,8°C da 15,82 J/g entalpiyali aniqroq hodisa.

Tadqiqotchilar bu hodisalarni mahalliy yumshoq segment relaksatsiyasi, qoldiq funksional guruhlarning cheklangan reaksiyasi yoki zanjirlarning qayta tartiblanishi bilan bog‘lagan. Sovitish vaqtida mos keluvchi aniq kristallanish cho‘qqisi kuzatilmagani uchun 14,8°C dagi hodisa aniq erish o‘tishi sifatida ta’riflanmagan.

Taxminan 150°C gacha aniq yuqori haroratli erish cho‘qqisi yoki kuchli yakuniy qotirish hodisasi topilmagan. Birinchi isitish skani namunaning termik tarixi va qoldiq reaktiv turlar ta’sirida bo‘lishi mumkinligi ham qayd etilgan.

Qoplamaning termik barqarorligi qanday?

DTG egri chizig‘ida taxminan 338,8 va 381,4°C da ikkita asosiy parchalanish cho‘qqisi kuzatilgan. Taxminan 462,9°C dagi zaifroq cho‘qqi ikkilamchi parchalanish va qoldiq tuzilmaning o‘zgarishi bilan bog‘langan.

Bu natijalar qoplama 200°C gacha hech o‘zgarmasdan ishlashi mumkinligini isbotlamaydi. TGA qisqa muddatli boshqariladigan isitish ostida massa yo‘qotilishini o‘lchaydi; mexanik xususiyatlarning uzoq muddatli yuqori harorat ta’sirida saqlanishini bevosita ko‘rsatmaydi.

Viskoelastik–impedans modeli qanday qurilgan?

Tushish va qaytish balandliklaridan zarba tezligi, qaytish tezligi, restitutsiya koeffitsiyenti va energiyalar hisoblangan:

\[ v_i=\sqrt{2gh_{\mathrm{drop}}} \]

\[ v_r=\sqrt{2gh_{\mathrm{reb}}} \]

\[ e=\frac{v_r}{v_i} \]

\[ E_{\mathrm{in}}=mgh_{\mathrm{drop}} \]

\[ E_{\mathrm{abs}} = mg\left(h_{\mathrm{drop}}-h_{\mathrm{reb}}\right) \]

\[ \eta = \frac{E_{\mathrm{abs}}}{E_{\mathrm{in}}} \times 100 \]

P2P200MND-K7 uchun 2,0 m tushirish va 0,453 m qaytish balandligi ishlatilgan. Hisoblangan qiymatlar quyidagilar:

• Zarba tezligi: 6,264 m/s,
• Qaytish tezligi: 2,982 m/s,
• Restitutsiya koeffitsiyenti: 0,476,
• Kirish energiyasi: 3,492 J,
• Yutilgan energiya: 2,700 J,
• Energiya yutilish samaradorligi: %77,33.

Cho‘qqi zarba kuchi bevosita o‘lchanganmi?

Yo‘q. Tadqiqotchilar kontakt vaqtini 1 ms va kuch impulsini uchburchak shaklli deb qabul qilgan. Ushbu farazlar ostida o‘rtacha kuch taxminan 1.646 N, cho‘qqi kuch esa taxminan 3.292 N deb baholangan.

Kontakt vaqtining haqiqiy qiymati qisqaroq yoki uzunroq bo‘lsa, hisoblangan kuchlar sezilarli o‘zgaradi. Shu sababli natijalar sensor bilan o‘lchangan kuch qiymatlari emas, balki qabul qilingan zarba davomiyligiga bog‘liq tartib baholaridir.

Standart chiziqli qattiq jism modeli qaysi parametrlarni berdi?

DMA master egri chiziqlari standart chiziqli qattiq jism yondashuvi bilan talqin qilingan:

\[ \omega_{\mathrm{krit}}=2\pi f_{\mathrm{krit}} \]

\[ \tau = \frac{\sqrt{E_r/E_u}} {\omega_{\mathrm{krit}}} \]

\[ \tan\delta_{\max} = \frac{E_u-E_r} {2\sqrt{E_uE_r}} \]

\[ E_{\mathrm{krit}} = \frac{2E_uE_r} {E_u+E_r} \]

Bu yerda \(E_r\) relaksatsiyalangan modulni, \(E_u\) relaksatsiyalanmagan modulni, \(\tau\) relaksatsiya vaqtini va \(E_{\mathrm{krit}}\) kritik modulni bildiradi.

P2P200MND-K7 uchun taxminan 0,368 µs relaksatsiya vaqti, 0,184 nazariy maksimal tan δ va 1.511,464 MPa kritik modul hisoblangan. Qoplama ichidagi xarakterli to‘lqin chastotasi taxminan 202–243 kHz, 4 mm qoplama bo‘ylab o‘tish vaqti esa taxminan 2,06–2,47 µs deb baholangan.

Qabul qilingan 1 ms zarba davomiyligi ham relaksatsiya vaqtiga, ham to‘lqin o‘tish vaqtiga nisbatan ancha uzun. Tadqiqotda P2P200MND-K7 uchun \(t_0/\tau\) nisbati taxminan 2.712 deb berilgan.

Mexanik impedans va energiya qaytishi qanday hisoblangan?

Mexanik to‘lqin impedansi quyidagicha aniqlangan:

\[ Z=\sqrt{E\rho} \]

Qoplama–alyuminiy interfeysida kuchlanish amplitudasi uzatish koeffitsiyenti:

\[ \frac{\sigma_t}{\sigma_i} = \frac{2Z_B}{Z_A+Z_B} \]

ko‘rinishida. Bu yerda \(Z_A\) qoplama, \(Z_B\) esa alyuminiy substrat impedansidir. P2P200MND-K7 uchun ishlatilgan modulga qarab 1,832–1,858 oralig‘ida kuchlanish amplitudasi koeffitsiyentlari hisoblangan.

Kuchlanish amplitudasi koeffitsiyentining 1 dan katta bo‘lishi uzatilgan energiya nisbati 1 dan katta degani emas. Yuqori impedansli muhitga o‘tishda kuchlanish amplitudasi ortishi mumkin, zarracha tezligi esa kamayishi mumkin. Shu sababli tadqiqot energiyaga asoslangan koeffitsiyentlarni ham alohida qo‘llagan:

\[ T_E = \frac{4Z_AZ_B}{(Z_A+Z_B)^2} = \frac{4r}{(1+r)^2} \]

\[ R_E = \left( \frac{Z_B-Z_A}{Z_B+Z_A} \right)^2 = \left( \frac{1-r}{1+r} \right)^2 \]

\[ r=\frac{Z_A}{Z_B} \]

\(T_E\) substratga uzatilgan, \(R_E\) esa interfeysdan qaytgan ideal to‘lqin energiyasi ulushini ko‘rsatadi. P2P200MND-K7 uchun model taxminan %28 energiya uzatilishi va taxminan %72 energiya qaytishini bashorat qilgan.

Bu natija qoplama ichidagi barcha energiyaning %72 qismi xavfsiz tarzda yo‘q qilinganini anglatmaydi. Qaytgan to‘lqin qoplama ichida qayta o‘zaro ta’sirlashishi mumkin; model bir o‘lchamli, ideal interfeys va chiziqli to‘lqin yondashuviga asoslanadi.

Nega eng yuqori tan δ eng yaxshi zarba natijasini bermagan?

P200MND-K7 uchun hisoblangan nazariy maksimal tan δ taxminan 0,219 bo‘lib, tanlangan uch namuna ichida eng yuqori. Shunga qaramay, tushuvchi og‘irlik energiya yutilishi atigi %73,02 bo‘lgan va yorilish 160 cm da boshlangan.

Tadqiqotchilar buni viskoelastik relaksatsiya vaqtining zarba davomiyligiga mos kelmasligi bilan bog‘laydi. P200MND-K7 ning relaksatsiya vaqti qabul qilingan 1 ms kontakt vaqtidan ancha uzun. Shu sababli viskoelastik mexanizmlar zarba paytida to‘liq faollasha olmagan deb taklif qilingan.

P2P200MND-K0 da relaksatsiya vaqti taxminan 223,879 µs va \(t_0/\tau\) taxminan 4,466. Bu vaqt masshtabi qabul qilingan 1 ms zarbaga yaqinroq va eng yuqori energiya yutilish samaradorligi %80,83 bilan bog‘langan.

Tadqiqot taklif qilgan asosiy loyihalash tamoyili shuki, yuqori so‘nish yoki katta impedans farqi o‘zi yetarli emas. Matritsaning relaksatsiya vaqti zarba davomiyligiga yaqin qilib sozlanishi, shu bilan birga yetarli qattiqlik, yuk ko‘taruvchi maydon va to‘lqin qaytishi saqlanishi kerak.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar nimalar?

• DMSO ishlovi kaolinning bir qismida qatlamlararo masofani taxminan 7,24 Å dan 11,30 Å gacha oshirgan.
• %7 modifikatsiyalangan kaolin PPG4000 bo‘lmagan seriyada cho‘zilish va barqaror Izod chidamliligi bo‘yicha optimal to‘ldiruvchi darajasi bo‘lgan.
• Yuqoriroq kaolin miqdorlarida jarayon barqarorligi va takrorlanuvchanlik pasaygan.
• PPG4000 qo‘shilishi cho‘zilish mustahkamligini, Izod zarba chidamliligini va ko‘pchilik formulatsiyalarda qattiqlikni oshirgan.
• P2P200MND-K7 kaolinli formulatsiyalar ichida yuqori cho‘zilish mustahkamligi, qattiqlik, Izod ko‘rsatkichi va 200 cm tushirish barqarorligini birgalikda ta’minlagan.
• P2P200MND-K0 tanlangan namunalar orasida eng yuqori tushuvchi og‘irlik energiya yutilish samaradorligini ko‘rsatgan.
• G‘ovaklilik o‘zi muvaffaqiyatni belgilamagan; u matritsa qattiqligi va g‘ovaklarning deformatsiya qobiliyati bilan birgalikda ta’sir qilgan.
• SEM tasvirlari yoriq yo‘nalishining o‘zgarishi, hujayrasimon tuzilma, kaolin atrofida yuk uzatilishi va mahalliy interfeys ajralishini ko‘rsatgan.
• P2P200MND-K7 o‘rganilgan harorat oralig‘ida yuqori saqlash modulini saqlagan.
• Impedans modeli qoplama–alyuminiy interfeysida yuqori energiya qaytishi bo‘lishi mumkinligini bashorat qilgan.

Tadqiqot isbotlamaydigan xulosalar nimalar?

• Qoplama haqiqiy ballistik o‘q yoki shrapnel zarbasidan himoya qilishi isbotlanmagan.
• Qoplama portlash bosim to‘lqini ostida xuddi shu ko‘rsatkichni namoyon etishi tasdiqlanmagan.
• Taxminan %72 energiya qaytishi bevosita eksperimental sensor o‘lchovi emas.
• Qoplama barcha alyuminiy qotishmalari yoki turli substratlar bilan bir xil impedans xulqini ko‘rsatadi deb bo‘lmaydi.
• P2P200MND-K7 barcha sinov mezonlarida eng yaxshi formulatsiya deb bo‘lmaydi.
• Kaolin qatlamlari to‘liq eksfoliatsiyalanganligi ko‘rsatilmagan.
• DLS natijasi barcha zarrachalar haqiqiy nano o‘lchamda ekanini ko‘rsatmaydi.
• Qoplama–substrat yopishish mustahkamligi, ko‘chish yoki kesish mustahkamligi hisobot qilinmagan.
• UV, suv, tuz tumani, harorat sikli, kimyoviy muhit yoki uzoq muddatli charchash chidamliligi o‘rganilmagan.
• Annotatsiya va xulosadagi uzilishdagi cho‘zilish va qattiqlik qiymatlari to‘g‘ri ekani mustaqil ravishda tasdiqlanmagan.

Turkiya nuqtayi nazaridan qaysi qo‘llanishlarga moslashtirilishi mumkin?

Tadqiqot Turkiyada polimer qoplama va kompozit ishlab chiquvchi universitetlar, mudofaa sanoati tashkilotlari, avtomobil yetkazib beruvchilar, mashinasozlik korxonalari va alyuminiy konstruksiya ishlab chiqaruvchilari uchun tadqiqot usulini taklif etadi. Mumkin bo‘lgan qo‘llanishlar quyidagilar:

• Mashina va robot korpuslarini mahalliy zarbalardan himoyalash,
• Elektr transport vositalari batareya korpuslari uchun ikkilamchi himoya qoplamalari,
• Alyuminiy panellar va korpuslarda past tezlikli zarba shikastini kamaytirish,
• Himoya dubulg‘alari, uskunalar va korpus elementlari uchun ko‘p qatlamli tizimlar,
• Sanoat tashish va ishlab chiqarish liniyalarida urilishga duch kelishi mumkin bo‘lgan yuzalar,
• Tebranish va qisqa muddatli zarbaga duch keladigan elektron yoki energiya tizimi korpuslari.

Turkiyada qo‘llash uchun Semnan kaolini o‘rniga mahalliy kaolin manbalarining mineralogiyasi, temir va kvarts miqdori, qatlam kristalliligi va DMSO interkalatsiya samaradorligi alohida o‘lchanishi kerak. Turli kaolin manbalari bir xil ishlov ostida turli qatlamlararo kengayish va aglomeratsiya ko‘rsatishi mumkin.

Ishlab chiqarish masshtabiga o‘tishda DMSO ni qayta tiklash, bir haftalik quritish muddati, erituvchi xavfsizligi, qoldiq erituvchi miqdori, viskozitet, qoplama qo‘llash imkoniyati va xarajatlar baholanishi kerak. Laboratoriya quyish usuli bilan olingan 4 mm plastina purkash yoki sirt qoplash jarayonining to‘g‘ridan-to‘g‘ri ekvivalenti emas.

Qo‘llashdan oldin qaysi tekshiruvlar bajarilishi kerak?

• Har bir formulatsiya uchun yetarli namuna soni va statistik tahlil,
• Qarama-qarshi uzilishdagi cho‘zilish, qattiqlik va Young moduli qiymatlarini xom ma’lumotlardan tekshirish,
• Qoplama–alyuminiy yopishish, ko‘chish va kesish sinovlari,
• Tushuvchi og‘irlik sinovida kuch–vaqt egri chizig‘ini sensor bilan bevosita o‘lchash,
• Kontakt vaqtini yuqori tezlikdagi kamera yoki yuk katagi bilan aniqlash,
• Takroriy zarba, charchash va shikast to‘planishi sinovlari,
• Turli qoplama qalinliklarini taqqoslash,
• Turli alyuminiy, po‘lat va kompozit substratlarni sinash,
• UV, namlik, tuz tumani, kimyoviy ta’sir va harorat sikli bilan qaritish,
• Qo‘llanishga qarab ballistik, teshilish, portlash yoki yuqori tezlikli zarracha sinovlari,
• DMSO qoldig‘i va ishlab chiqarish xavfsizligini tahlil qilish,
• Impedans modelini o‘lchangan kuchlanish to‘lqini ma’lumotlari bilan tekshirish.

Tadqiqot usuli va natijalari

Eksperimental ish jarayoni

Qo‘llangan asosiy standartlar va sinov sharoitlari

Optimallashtirilgan nanokompozit uchun manbada o‘zaro mos asosiy natijalar

Natijalarni to‘g‘ri talqin qilish

Tadqiqot faqat qattiq segment miqdorini oshirish eng yaxshi himoya qoplamasini bermasligini ko‘rsatadi. Qattiq segment fazasi yuk ko‘tarish va qattiqlikni ta’minlar ekan, PPG4000 zanjir harakatchanligi va mahalliy deformatsiyani qo‘llab-quvvatlagan; kaolin esa ma’lum ulushgacha yuk uzatilishi va yoriq yo‘nalishining o‘zgarishiga hissa qo‘shgan.

To‘ldiruvchi ulushi haddan tashqari oshganda aglomeratsiya va jarayon nuqsonlari; yumshoq segment yetarli bo‘lmaganda mo‘rtlik; g‘ovaklilik ortiqcha bo‘lganda esa samarali yuk ko‘taruvchi maydon yo‘qotilishi yuzaga keladi. Muvaffaqiyatli formulatsiya parametrlarning birini maksimal qilish o‘rniga ular orasida funksional muvozanat yaratadi.

Tadqiqotning eng kuchli xulosasi shuki, zarba samaradorligini faqat cho‘zilish mustahkamligi, qattiqlik, tan δ yoki g‘ovaklilik bilan tushuntirib bo‘lmaydi. Qoplama mikrotuzilmasi, deformatsiya qobiliyati, relaksatsiya vaqti, yuklash davomiyligi va substrat bilan impedans farqi birgalikda baholanishi kerak.

Usulning kuchli tomonlari

• Kimyoviy formulatsiya, mikrotuzilma, mexanik xususiyatlar va zarba xulqini bir tadqiqotda bog‘laydi.
• Kaolin miqdorini keng oraliqda tekshirib, %7 optimumni faqat bitta namunaga asoslanib tanlamagan.
• PPG4000 ta’sirini ham kaolinli, ham kaolinsiz tizimlarda taqqoslagan.
• Izod va tushuvchi og‘irlik sinovlarini birgalikda qo‘llagan.
• G‘ovaklilik va SEM morfologiyasini zarba natijalari bilan bog‘lagan.
• DMA, DSC va TGA yordamida mexanik natijalarni harorat va vaqt masshtabi kontekstida o‘rgangan.
• Kuchlanish amplitudasi koeffitsiyenti bilan energiya uzatish/qaytish koeffitsiyentini bir-biridan ajratgan.
• Mutlaq eng yuqori tushuvchi og‘irlik natijasi bilan eng muvozanatli nanokompozit tushunchasini alohida baholagan.

Usulning asosiy cheklovlari

Manba va usul haqida izoh

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: Hard-Segment Engineering and DMSO-Intercalated Nano-Kaolin Synergistically Enhance Impact Energy Absorption in Polyurethane/Urea Coatings

Mualliflar: Ali Matloub Pasand, Somayeh Ghasemirad va Ahmad Reza Bahramian.

Mas’ul mualliflar: Somayeh Ghasemirad va Ahmad Reza Bahramian.

Teng birinchi mualliflik/teng hissa: Ko‘rsatilmagan.

Institutsional bog‘lanish: Polymer Engineering Department, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.

DOI: 10.2139/ssrn.7201325

Nashr platformasi: SSRN.

Jurnal: Taqrizdan o‘tgan jurnal nashri tasdiqlanmagan.

Nashr yili: 2026.

Manba turi: Eksperimental polimer nanokompozit ishlab chiqish, mexanik tavsiflash, zarba sinovi, termomexanik tahlil va nazariy impedans modellashtirishni birlashtirgan tadqiqot preprinti.

Taqriz holati: Tadqiqot taqrizdan o‘tmagan.

Rasmiy SSRN qaydi:SSRN tadqiqot sahifasi

DOI havolasi:https://doi.org/10.2139/ssrn.7201325

Moliyalashtirish va qo‘llab-quvvatlash: Mualliflar Tarbiat Modares University ga tadqiqotni qo‘llab-quvvatlagani uchun minnatdorchilik bildirgan. Manbada alohida loyiha yoki grant raqami ko‘rsatilmagan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar tadqiqotga ta’sir qilishi mumkin bo‘lgan ma’lum moliyaviy manfaat yoki shaxsiy munosabat yo‘qligini bildirgan.

Ma’lumotlarga kirish: Tegishli ma’lumotlar maqola ichida mavjudligi va so‘rov bo‘yicha mas’ul muallifdan olinishi mumkinligi aytilgan. Alohida ochiq ma’lumotlar ombori havolasi berilmagan.

Sun’iy intellekt yordamchi vositalaridan foydalanish: Mualliflar tadqiqot matnining til tahriri, grammatika yaxshilanishi, tarjima yordami va matn tashkiloti uchun ChatGPT dan foydalanganini; barcha natijalarni ko‘rib chiqib tahrirlaganini va mazmun, aniqlik, ma’lumot talqini hamda xulosalar uchun javobgarlikni o‘z zimmasiga olganini bildirgan.

Ushbu o‘zbekcha izoh yuklangan 41 sahifalik tadqiqot matni, formulatsiya jadvali, sintez va reaksiya sxemalari, FTIR va NMR spektrlari, DLS va XRD grafiklari, cho‘zilish va zarba natijalari, g‘ovaklilik o‘lchovlari, SEM sinish tasvirlari, DMA master egri chiziqlari, DSC va TGA/DTG natijalari hamda viskoelastik–impedans tenglamalarini ko‘rib chiqish orqali tayyorlangan.

Manbadagi bir-biriga mos kelmaydigan uzilishdagi cho‘zilish, qattiqlik va P200MND-K7 modul qiymatlari yashirincha birlashtirilmagan yoki tuzatilmagan. Natijalar bo‘limidagi grafik va matn qiymatlari bilan annotatsiya/xulosadagi turli qiymatlar alohida-alohida ko‘rsatilgan.

P2P200MND-K7 tadqiqotdagi eng yuqori tushuvchi og‘irlik energiya yutilishiga ega namuna emas. Tadqiqotda ushbu namuna nano-kaolin mustahkamlashi, yuqori cho‘zilish va Izod chidamliligi, sirt qattiqligi, past g‘ovaklilik va 200 cm zarba barqarorligi tufayli eng muvozanatli nanokompozit sifatida baholangan. Eng yuqori tushuvchi og‘irlik natijasi P2P200MND-K0 formulatsiyasiga tegishli.

Taxminan %72 energiya qaytishi va baholangan zarba kuchlari bevosita sensor o‘lchovi sifatida taqdim etilmagan. Bu qiymatlar DMA ma’lumotlari, ideal impedans tenglamalari va qabul qilingan 1 ms kontakt vaqti asosida hisoblangan model natijalaridir.

Tadqiqotda mavjud bo‘lmagan ballistik himoya, portlashga chidamlilik, tijoriy mahsulot xizmat muddati, uzoq muddatli ekologik barqarorlik yoki Turkiyada tasdiqlangan dala muvaffaqiyati haqidagi da’volar qo‘shilmagan.