2025 m. dangų pramonė sparčiai artėja prie dvejopų tikslų – „žaliosios transformacijos“ ir „našumo atnaujinimo“. Aukštos klasės dangų srityse, tokiose kaip automobilių ir geležinkelių transportas, vandeninės dangos iš „alternatyvių variantų“ išsivystė į „pagrindinius pasirinkimus“ dėl mažo lakiųjų organinių junginių išmetimo, saugumo ir netoksiškumo. Tačiau, siekiant patenkinti atšiaurių naudojimo sąlygų reikalavimus (pvz., didelę drėgmę ir stiprią koroziją) ir aukštesnius vartotojų reikalavimus dangų patvarumui ir funkcionalumui, technologiniai proveržiai vandeninių poliuretano (WPU) dangų srityje tęsiasi sparčiai. 2025 m. pramonės naujovės formulių optimizavimo, cheminės modifikacijos ir funkcinio dizaino srityse įnešė naujo gyvybingumo į šį sektorių.
Pagrindinės sistemos gilinimas: nuo „santykio derinimo“ iki „našumo balanso“
Dviejų komponentų vandeninis poliuretanas (WB 2K-PUR), kaip „veiklos lyderis“ tarp dabartinių vandeninių dangų, susiduria su pagrindiniu iššūkiu: subalansuoti poliolių sistemų santykį ir veikimą. Šiais metais tyrėjų komandos atliko išsamius polieterio poliolio (PTMEG) ir poliesterio poliolio (P1012) sinergetinio poveikio tyrimus.
Tradiciškai poliesterio poliolis pagerina dangos mechaninį stiprumą ir tankį dėl tankių tarpmolekulinių vandenilinių jungčių, tačiau per didelis jo kiekis sumažina atsparumą vandeniui dėl stipraus esterių grupių hidrofiliškumo. Eksperimentai patvirtino, kad kai P1012 sudaro 40 % (g/g) poliolio sistemos, pasiekiama „auksinė pusiausvyra“: vandeniliniai ryšiai padidina fizinį skersinių jungčių tankį be per didelio hidrofiliškumo, optimizuodami visapusiškas dangos savybes, įskaitant atsparumą druskos rūkui, atsparumą vandeniui ir tempiamąjį stiprumą. Ši išvada pateikia aiškias gaires, kaip sukurti WB 2K-PUR pagrindinę formulę, ypač tokioms situacijoms kaip automobilių važiuoklės ir geležinkelio transporto priemonių metalinės dalys, kurioms reikalingos ir mechaninės savybės, ir atsparumas korozijai.
„Standrumo ir lankstumo derinimas“: cheminis modifikavimas atveria naujas funkcines ribas
Nors pagrindinis santykio optimizavimas yra „smulkus reguliavimas“, cheminė modifikacija yra „kokybinis šuolis“ vandeninio poliuretano atveju. Šiais metais išsiskyrė du modifikavimo keliai:
1 kelias: sinerginis sustiprinimas polisiloksanu ir terpenų dariniais
Mažos paviršiaus energijos polisiloksano (PMMS) ir hidrofobinių terpenų darinių derinys suteikia WPU dvigubą savybę: „superhidrofobiškumą + didelį standumą“. Tyrėjai paruošė hidroksilo grupėmis užbaigtą polisiloksaną (PMMS), naudodami 3-merkaptopropilmetildimetoksisilaną ir oktametilciklotetrasiloksaną, o tada prie PMMS šoninių grandinių UV spinduliuote inicijuotos tiolio-eno paspaudimo reakcijos būdu prijungė izobornilakrilatą (iš biomasės gauto kamfeno darinį), kad susidarytų terpenų pagrindu pagamintas polisiloksanas (PMMS-I).
Modifikuotas WPU parodė reikšmingus patobulinimus: statinis sąlyčio su vandeniu kampas išaugo nuo 70,7° iki 101,2° (artėja prie lotoso lapo tipo superhidrofobiškumo), vandens absorbcija sumažėjo nuo 16,0 % iki 6,9 %, o tempiamasis stipris padidėjo nuo 4,70 MPa iki 8,82 MPa dėl standžios terpenų žiedinės struktūros. Termogravimetrinė analizė taip pat atskleidė padidėjusį terminį stabilumą. Ši technologija siūlo integruotą „apsaugą nuo užsiteršimo + atsparumą oro sąlygoms“ geležinkelio transporto išorinėms dalims, tokioms kaip stogo plokštės ir šoniniai slenksčiai.
2 kelias: Polimino skersinis sujungimas įgalina „savaiminio gijimo“ technologiją
Savaiminio atsistatymo technologija tapo populiaria dangų technologija, o šių metų tyrimuose ji buvo derinama su WPU mechaninėmis savybėmis, siekiant dvigubo proveržio „didelio našumo + savaiminio atsistatymo gebėjimo“ srityse. Susiūtas WPU, pagamintas su polibutilenglikoliu (PTMG), izoforono diizocianatu (IPDI) ir poliiminu (PEI) kaip susiejimo priemone, pasižymėjo įspūdingomis mechaninėmis savybėmis: tempiamasis stipris siekė 17,12 MPa, o pailgėjimas plyštant – 512,25 % (artimas gumos lankstumui).
Svarbiausia, kad 30 °C temperatūroje jis visiškai atsistato per 24 valandas – po remonto tempiamasis stipris atsistato iki 3,26 MPa, o pailgėjimas – 450,94 %. Dėl to jis labai tinka įbrėžimams linkusioms dalims, tokioms kaip automobilių bamperiai ir geležinkelio transporto interjerai, ir žymiai sumažina priežiūros išlaidas.
„Nanoskalės išmanusis valdymas“: „paviršiaus revoliucija“ apsaugant nuo užsiteršimo dangomis
Apsauga nuo grafičių ir lengvas valymas yra pagrindiniai aukštos klasės dangų reikalavimai. Šiais metais dėmesį patraukė užsiteršimui atspari danga (NP-GLIDE), pagrįsta „skysčio pavidalo PDMS nanodalelėmis“. Jos pagrindinis principas apima polidimetilsiloksano (PDMS) šoninių grandinių skiepijimą ant vandenyje disperguojamo poliolio pagrindinės grandinės per skiepytąjį poliolio-g-PDMS kopolimerą, suformuojant mažesnius nei 30 nm skersmens „nanodalijas“.
PDMS sodrinimas šiuose nanodalelėse suteikia dangai „skysčio pavidalo“ paviršių – visi bandymo skysčiai, kurių paviršiaus įtempimas didesnis nei 23 mN/m (pvz., kava, aliejaus dėmės), nuslysta nepalikdami žymių. Nepaisant 3H kietumo (artimo paprastam stiklui), danga išlaiko puikias apsaugos nuo užsiteršimo savybes.
Be to, buvo pasiūlyta „fizinio barjero + švelnaus valymo“ apsaugos nuo grafičių strategija: į HDT pagrindu pagamintą poliizocianatą įterpti IPDI trimerį, siekiant padidinti plėvelės tankį ir užkirsti kelią grafičių įsiskverbimui, kartu kontroliuojant silikono/fluoro segmentų migraciją, kad būtų užtikrinta ilgalaikė maža paviršiaus energija. Kartu su DMA (dinamine mechanine analize), skirta tiksliai kontroliuoti skersinių jungčių tankį, ir XPS (rentgeno fotoelektronų spektroskopija), skirta sąsajos migracijos apibūdinimui, ši technologija yra paruošta industrializacijai ir tikimasi, kad ji taps nauju automobilių dažų ir 3C gaminių karkasų apsaugos nuo užsiteršimo etalonu.
Išvada
2025 m. WPU dangų technologija pereina nuo „vieno našumo tobulinimo“ prie „daugiafunkcinės integracijos“. Nesvarbu, ar tai būtų bazinės formulės optimizavimas, cheminių modifikacijų proveržiai, ar funkcinio dizaino inovacijos, pagrindinė logika sukasi apie „ekologiškumo“ ir „aukšto našumo“ sinergiją. Tokiose pramonės šakose kaip automobilių ir geležinkelių transportas šie technologiniai pasiekimai ne tik pailgina dangų tarnavimo laiką ir sumažina priežiūros išlaidas, bet ir skatina dvigubą „žaliosios gamybos“ ir „aukštos klasės naudotojų patirties“ atnaujinimą.
Įrašo laikas: 2025 m. lapkričio 14 d.