2025. gadā pārklājumu nozare paātrinās virzību uz divkāršiem mērķiem – “zaļo transformāciju” un “veiktspējas uzlabošanu”. Augstas klases pārklājumu jomās, piemēram, automobiļu un dzelzceļa transportā, ūdens bāzes pārklājumi ir attīstījušies no “alternatīvām iespējām” par “galvenajām izvēlēm”, pateicoties to zemajai GOS emisijai, drošībai un netoksicitātei. Tomēr, lai apmierinātu skarbu lietošanas scenāriju prasības (piemēram, augsts mitrums un spēcīga korozija) un lietotāju augstākās prasības attiecībā uz pārklājuma izturību un funkcionalitāti, tehnoloģiskie sasniegumi ūdens bāzes poliuretāna (WPU) pārklājumos turpina strauji attīstīties. 2025. gadā nozares inovācijas formulu optimizācijā, ķīmiskajā modifikācijā un funkcionālajā dizainā ir ienesušas jaunu vitalitāti šajā nozarē.
Pamata sistēmas padziļināšana: no “attiecību regulēšanas” līdz “veiktspējas līdzsvaram”
Kā pašreizējo ūdens bāzes pārklājumu “veiktspējas līderis”, divkomponentu ūdens bāzes poliuretāns (WB 2K-PUR) saskaras ar galveno izaicinājumu: poliolu sistēmu attiecības un veiktspējas līdzsvarošana. Šogad pētnieku komandas veica padziļinātu izpēti par poliētera poliola (PTMEG) un poliestera poliola (P1012) sinerģisko iedarbību.
Tradicionāli poliestera poliols uzlabo pārklājuma mehānisko izturību un blīvumu, pateicoties blīvajām starpmolekulārajām ūdeņraža saitēm, bet pārmērīga pievienošana samazina ūdens izturību esteru grupu spēcīgās hidrofilitātes dēļ. Eksperimenti apstiprināja, ka, ja P1012 veido 40% (g/g) no poliolu sistēmas, tiek sasniegts "zelta līdzsvars": ūdeņraža saites palielina fizikālo šķērssaišu blīvumu bez pārmērīgas hidrofilitātes, optimizējot pārklājuma visaptverošo veiktspēju, tostarp izturību pret sāls izsmidzināšanu, ūdens izturību un stiepes izturību. Šis secinājums sniedz skaidras vadlīnijas WB 2K-PUR pamatformulas izstrādei, īpaši tādām situācijām kā automobiļu šasijas un dzelzceļa transportlīdzekļu metāla detaļas, kurām nepieciešama gan mehāniskā veiktspēja, gan izturība pret koroziju.
“Stingrības un elastības apvienošana”: ķīmiskā modifikācija atklāj jaunas funkcionālās robežas
Lai gan pamata attiecību optimizācija ir “smalka pielāgošana”, ķīmiskā modifikācija ir “kvalitatīvs lēciens” ūdens bāzes poliuretānam. Šogad izcēlās divi modifikācijas virzieni:
1. ceļš: sinerģiska uzlabošana ar polisiloksāna un terpēnu atvasinājumiem
Zemas virsmas enerģijas polisiloksāna (PMMS) un hidrofobo terpēnu atvasinājumu kombinācija piešķir WPU divējādas īpašības: “superhidrofobitāti + augstu stingrību”. Pētnieki sagatavoja hidroksilterminētu polisiloksānu (PMMS), izmantojot 3-merkaptopropilmetildimetoksisilānu un oktametilciklotetrasiloksānu, pēc tam, izmantojot UV ierosinātu tiolēna klikšķa reakciju, PMMS sānu ķēdēm pievienoja izobornilakrilātu (no biomasas iegūta kamfēna atvasinājumu), veidojot uz terpēniem bāzes veidotu polisiloksānu (PMMS-I).
Modificētajam WPU tika novēroti ievērojami uzlabojumi: statiskais ūdens saskares leņķis palielinājās no 70,7° līdz 101,2° (tuvojoties lotosa lapas superhidrofobitātei), ūdens absorbcija samazinājās no 16,0% līdz 6,9%, un stiepes izturība palielinājās no 4,70MPa līdz 8,82MPa, pateicoties stingrajai terpēnu gredzenu struktūrai. Termogravimetriskā analīze atklāja arī uzlabotu termisko stabilitāti. Šī tehnoloģija piedāvā integrētu “pretapaugšanas + laikapstākļu izturīgas” risinājumu dzelzceļa transporta ārējām detaļām, piemēram, jumta paneļiem un sānu sliekšņiem.
2. ceļš: poliimīna šķērssavienošana nodrošina “pašdziedinošu” tehnoloģiju
Pašdziedināšanās tehnoloģija ir kļuvusi par populāru pārklājumu tehnoloģiju, un šī gada pētījumā tā tika apvienota ar WPU mehāniskajām īpašībām, lai sasniegtu divkāršus sasniegumus “augstas veiktspējas + pašatjaunošanās spējas” jomā. Šķērssaistīts WPU, kas sagatavots ar polibutilēnglikolu (PTMG), izoforona diizocianātu (IPDI) un poliimīnu (PEI) kā šķērssaistītāju, uzrādīja iespaidīgas mehāniskās īpašības: stiepes izturība 17,12 MPa un pagarinājums pārraušanas brīdī 512,25% (tuvu gumijas elastībai).
Izšķiroši ir tas, ka tas pilnībā atjaunojas 24 stundu laikā 30°C temperatūrā — pēc remonta atjaunojas stiepes izturība līdz 3,26 MPa un pagarinājums 450,94%. Tas padara to ļoti piemērotu skrāpējumiem pakļautām detaļām, piemēram, automašīnu bamperiem un dzelzceļa transporta saloniem, ievērojami samazinot uzturēšanas izmaksas.
“Nanomēroga intelektuālā vadība”: pretapaugšanas pārklājumu “virsmas revolūcija”
Pretgrafiti aizsardzība un viegla tīrīšana ir galvenās prasības augstas klases pārklājumiem. Šogad uzmanību piesaistīja pret piesārņojumu izturīgs pārklājums (NP-GLIDE), kas balstīts uz "šķidrumam līdzīgām PDMS nanokopām". Tā pamatprincips ietver polidimetilsiloksāna (PDMS) sānu ķēžu potēšanu uz ūdenī disperģējama poliola pamatķēdes, izmantojot potēšanas kopolimēru poliolu-g-PDMS, veidojot "nanopogas", kuru diametrs ir mazāks par 30 nm.
PDMS bagātināšana šajos nanobaļķos piešķir pārklājumam “šķidrumam līdzīgu” virsmu — visi testa šķidrumi ar virsmas spraigumu virs 23 mN/m (piemēram, kafija, eļļas traipi) noslīd, neatstājot pēdas. Neskatoties uz 3H cietību (tuvu parastajam stiklam), pārklājums saglabā izcilas pretapaugšanas īpašības.
Turklāt tika ierosināta “fiziskas barjeras + maigas tīrīšanas” pretgrafiti stratēģija: HDT bāzes poliizocianātā ieviešot IPDI trimeru, lai uzlabotu plēves blīvumu un novērstu grafiti iekļūšanu, vienlaikus kontrolējot silikona/fluora segmentu migrāciju, lai nodrošinātu ilgstoši zemu virsmas enerģiju. Apvienojumā ar DMA (dinamisko mehānisko analīzi) precīzai šķērssaites blīvuma kontrolei un XPS (rentgena fotoelektronu spektroskopiju) saskarnes migrācijas raksturošanai šī tehnoloģija ir gatava industrializācijai un paredzams, ka tā kļūs par jaunu etalonu pretapaugšanas līdzekļiem automobiļu krāsās un 3C produktu karkasos.
Secinājums
2025. gadā WPU pārklājumu tehnoloģija pāriet no “vienas veiktspējas uzlabošanas” uz “daudzfunkcionālu integrāciju”. Neatkarīgi no tā, vai tā ir pamata formulas optimizācija, ķīmisko modifikāciju atklājumi vai funkcionālas dizaina inovācijas, galvenā loģika griežas ap “videi draudzīguma” un “augstas veiktspējas” sinerģiju. Tādās nozarēs kā autobūves un dzelzceļa transports šie tehnoloģiskie sasniegumi ne tikai pagarina pārklājuma kalpošanas laiku un samazina uzturēšanas izmaksas, bet arī veicina divkāršus uzlabojumus “zaļās ražošanas” un “augstas klases lietotāja pieredzes” jomā.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 14. novembris