У 2025 годзе індустрыя пакрыццяў імкліва рухаецца да дасягнення двайных мэтаў: «зялёнай трансфармацыі» і «павышэння прадукцыйнасці». У такіх галінах высокакласных пакрыццяў, як аўтамабільны і чыгуначны транспарт, водныя пакрыцці ператварыліся з «альтэрнатыўных варыянтаў» у «асноўны выбар» дзякуючы нізкім узроўням выкідаў лятучых арганічных злучэнняў, бяспецы і нетаксічнасці. Аднак, каб задаволіць патрабаванні жорсткіх умоў прымянення (напрыклад, высокая вільготнасць і моцная карозія) і больш высокія патрабаванні карыстальнікаў да трываласці і функцыянальнасці пакрыцця, тэхналагічныя прарывы ў водных поліўрэтанавых (WPU) пакрыццях працягваюцца хуткімі тэмпамі. У 2025 годзе галіновыя інавацыі ў галіне аптымізацыі формул, хімічнай мадыфікацыі і функцыянальнага дызайну ўдыхнулі новую жыццёвую сілу ў гэты сектар.
Паглыбленне базавай сістэмы: ад «налады суадносін» да «балансу прадукцыйнасці»
Двухкампанентны водна-дысперсійны поліўрэтан (WB 2K-PUR), які з'яўляецца «лідарам па эфектыўнасці» сярод сучасных водна-дысперсійных пакрыццяў, сутыкаецца з асноўнай праблемай: збалансаваць суадносіны і эфектыўнасць поліольных сістэм. У гэтым годзе даследчыя групы правялі паглыбленае даследаванне сінергічнага эфекту поліэфірполіолу (PTMEG) і поліэфірполіолу (P1012).
Традыцыйна, поліэфірныя поліолы павышаюць механічную трываласць і шчыльнасць пакрыцця дзякуючы шчыльным міжмалекулярным вадародным сувязям, але празмернае даданне зніжае воданепранікальнасць з-за моцнай гідрафільнасці эфірных груп. Эксперыменты пацвердзілі, што калі P1012 складае 40% (г/г) поліольнай сістэмы, дасягаецца «залаты баланс»: вадародныя сувязі павялічваюць фізічную шчыльнасць зшывання без празмернай гідрафільнасці, аптымізуючы комплексныя характарыстыкі пакрыцця, у тым ліку ўстойлівасць да салянога туману, воданепранікальнасць і трываласць на разрыў. Гэтая выснова дае выразныя рэкамендацыі па распрацоўцы базавай формулы WB 2K-PUR, асабліва для такіх сцэнарыяў, як аўтамабільныя шасі і металічныя дэталі чыгуначнага транспарту, якія патрабуюць як механічных характарыстык, так і каразійнай устойлівасці.
«Спалучэнне калянасці і гнуткасці»: хімічная мадыфікацыя адкрывае новыя функцыянальныя межы
У той час як базавая аптымізацыя суадносін — гэта «тонкая карэкціроўка», хімічная мадыфікацыя ўяўляе сабой «якасны скачок» для воднага поліўрэтану. У гэтым годзе вылучыліся два шляхі мадыфікацыі:
Шлях 1: Сінергічнае ўзмацненне з дапамогай полісілаксану і тэрпенавых вытворных
Спалучэнне полісілаксану з нізкай паверхневай энергіяй (PMMS) і гідрафобных вытворных тэрпенаў надае WPU падвойныя ўласцівасці «супергідрафобнасці + высокай калянасці». Даследчыкі падрыхтавалі полісілаксан з гідраксільнымі канцавымі групамі (PMMS) з выкарыстаннем 3-меркаптапрапілметылдыметоксісілану і актаметылцыклатэтрасілаксану, а затым прышчэпілі ізабарнілакрылат (вытворнае камфена, атрыманага з біямасы) да бакавых ланцугоў PMMS праз УФ-ініцыяваную рэакцыю тыялу-ену з утварэннем полісілаксану на аснове тэрпенаў (PMMS-I).
Мадыфікаваны WPU прадэманстраваў значныя паляпшэнні: статычны кут кантакту з вадой падскочыў з 70,7° да 101,2° (набліжаючыся да супергідрафобнасці, падобнай на ліст лотаса), водапаглынанне знізілася з 16,0% да 6,9%, а трываласць на расцяжэнне павялічылася з 4,70 МПа да 8,82 МПа дзякуючы жорсткай тэрпенавай кольцавай структуры. Тэрмагравіметрычны аналіз таксама паказаў палепшаную тэрмічную стабільнасць. Гэтая тэхналогія прапануе інтэграванае рашэнне «супраць абрастання і ўстойлівасці да надвор'я» для вонкавых дэталяў чыгуначнага транспарту, такіх як панэлі даху і бакавыя экраны.
Шлях 2: полііміннае зшыванне дазваляе выкарыстоўваць тэхналогію «самааднаўлення».
Самааднаўленне стала папулярнай тэхналогіяй у пакрыццях, і сёлетняе даследаванне спалучыла яе з механічнымі характарыстыкамі WPU, каб дасягнуць двайнога прарыву ў «высокай прадукцыйнасці + здольнасці да самааднаўлення». Зшыты WPU, падрыхтаваны з полібутыленгліколем (PTMG), ізафарондыізацыянатам (IPDI) і поліімінам (PEI) у якасці зшывальнага агента, прадэманстраваў уражлівыя механічныя ўласцівасці: трываласць на расцяжэнне 17,12 МПа і падаўжэнне пры разрыве 512,25% (блізка да гнуткасці гумы).
Найважнейшым фактарам з'яўляецца поўнае самааднаўленне праз 24 гадзіны пры тэмпературы 30°C — пасля рамонту трываласць на расцяжэнне складае 3,26 МПа, а падаўжэнне — 450,94%. Гэта робіць яго вельмі прыдатным для апрацоўкі дэталяў, схільных да драпін, такіх як аўтамабільныя бамперы і інтэр'еры чыгуначнага транспарту, што значна зніжае выдаткі на абслугоўванне.
«Нанамаштабнае інтэлектуальнае кіраванне»: «рэвалюцыя паверхняў» для супрацьабрастаючых пакрыццяў
Супрацьграфіці і лёгкасць ачысткі з'яўляюцца ключавымі патрабаваннямі да высакаякасных пакрыццяў. У гэтым годзе ўвагу прыцягнула пакрыццё, устойлівае да забруджвання (NP-GLIDE), на аснове «вадкападобных нанапулаў PDMS». Яго асноўны прынцып заключаецца ў прышчэпцы бакавых ланцугоў полідыметылсілоксану (PDMS) на водадысперсны поліольны каркас праз прышчэплены сапалімер поліол-g-PDMS, утвараючы «нанапулы» дыяметрам менш за 30 нм.
Узбагачэнне гэтых нанапулаў PDMS надае пакрыццю паверхню, падобную на вадкасць — усе тэставыя вадкасці з павярхоўным нацяжэннем вышэй за 23 мН/м (напрыклад, кава, алейныя плямы) саслізгваюць, не пакідаючы слядоў. Нягледзячы на цвёрдасць 3H (блізкую да звычайнага шкла), пакрыццё захоўвае выдатныя супрацьабрастальныя ўласцівасці.
Акрамя таго, была прапанавана стратэгія барацьбы з графіці «фізічны бар'ер + мяккая ачыстка»: увядзенне трымера IPDI ў поліізацыянат на аснове HDT для павышэння шчыльнасці плёнкі і прадухілення пранікнення графіці, адначасова кантралюючы міграцыю сіліконавых/фторных сегментаў для забеспячэння працяглай нізкай павярхоўнай энергіі. У спалучэнні з DMA (дынамічным механічным аналізам) для дакладнага кантролю шчыльнасці зшывання і XPS (рэнтгенаўскай фотаэлектроннай спектраскапіяй) для характарыстыкі міграцыі мяжы мяжы, гэтая тэхналогія гатовая да індустрыяльнага ўкаранення і, як чакаецца, стане новым эталонам для супрацьабрастання ў аўтамабільных фарбах і карпусах трохкомпонентных прадуктаў.
Выснова
У 2025 годзе тэхналогія пакрыццяў WPU пераходзіць ад «паляпшэння аднаго паказчыка эфектыўнасці» да «шматфункцыянальнай інтэграцыі». Незалежна ад таго, ці гэта аптымізацыя базавай формулы, прарывы ў хімічнай мадыфікацыі, ці інавацыі ў функцыянальным дызайне, асноўная логіка круціцца вакол сінергіі «экалагічнасці» і «высокай эфектыўнасці». Для такіх галін прамысловасці, як аўтамабільная прамысловасць і чыгуначны транспарт, гэтыя тэхналагічныя дасягненні не толькі падаўжаюць тэрмін службы пакрыцця і зніжаюць выдаткі на абслугоўванне, але і спрыяюць падвойнай мадэрнізацыі ў «зялёнай вытворчасці» і «высокакласным карыстальніцкім досведзе».
Час публікацыі: 14 лістапада 2025 г.