Para aplicações ou ambientes com requisitos especiais, as propriedades intrínsecas do material geralmente são insuficientes - como resistência térmica em altas temperaturas ou flexibilidade em baixas temperaturas -, portanto, a modificação do material é necessária. Os métodos atuais de modificação do Polyaspartic incluem modificação da resina, nanomodificação e outras técnicas.
Modificação da resina
A modificação da resina introduz moléculas de resina na estrutura molecular do poliaspártico por meios químicos, como copolimerização em bloco ou enxerto. Essa abordagem é relativamente simples e oferece alto rendimento. Ela é amplamente usada para aumentar a resistência ao calor do poliaspártico, regular as taxas de reação e melhorar as propriedades físicas e mecânicas.
Uma resina comumente usada para modificação é a resina de silicone. O polissiloxano possui baixa energia de superfície, baixo módulo de elasticidade, excelente estabilidade térmica e resistência à oxidação. Sua espinha dorsal consiste em ligações alternadas de Si-O-Si, o que lhe confere alta flexibilidade. Após a modificação do silicone, o impedimento estérico dentro do material aumenta, o que limita a reação entre o material modificado e os grupos -NCO. Isso prolonga o tempo de ligação do revestimento e melhora significativamente a adesão entre o revestimento e o substrato.
Há dois métodos principais de modificação de silicone: modificação de bloco e modificação de enxerto. Estudos demonstraram que a combinação de poliaspártico e polissiloxano por meio da modificação em bloco melhora a resistência mecânica, a resistência ao impacto e a adesão do revestimento. As resinas modificadas sintetizadas a partir de 4,4′-diaminodiciclohexilmetano (H12MDA) e metoxissilano terminado em amino (KH-540) produzem revestimentos com maior dureza, flexibilidade, resistência à tração e resistência ao envelhecimento; a flexibilidade melhora significativamente em temperaturas abaixo de 5 °C. Outro método usa compostos de silicone terminados em epóxi, introduzindo silicone na cadeia de poliureia por meio de uma reação de abertura de anel. O Polyaspartic modificado com silicone resultante, quando curado com endurecedor de isocianato, demonstra excelente dureza e resistência ao impacto em temperaturas ambiente e baixas.
A resina epóxi também é usada para modificação devido à sua excelente resistência mecânica e isolamento elétrico. As cadeias moleculares de epóxi podem se dispersar e interpenetrar as cadeias de poliureia, formando uma rede reticulada. A poliureia poliaspártica (PUA) com terminação amino sintetizada a partir de ésteres poliaspárticos (PAEs) e diisocianato de isoforona (IPDI) pode ser endurecida com resina epóxi. As cadeias flexíveis de PUA se entrelaçam com a rede de epóxi curada, permitindo a deformação dúctil sob tensão e melhorando a resistência ao cisalhamento. Quando a proporção de PUA para resina epóxi é otimizada, o alongamento na ruptura e a resistência ao impacto aumentam significativamente.
Nanomodificação
A nanomodificação é um método eficaz para introduzir nanopartículas em sistemas poliaspárticos por meio da interação entre grupos funcionais de poliureia e locais ativos na superfície da nanopartícula. Como os nanomateriais apresentam efeitos exclusivos de superfície e tamanho quântico, sua adição pode aumentar a resistência dos materiais poliaspárticos.
Uma série de poliureias alifáticas sintetizadas por meio de um processo de polimerização em solução de duas etapas foi modificada com nanotubos de carbono nano-TiO₂ e aminofuncionalizados. Os nanotubos de carbono aminofuncionalizados se ligaram covalentemente às cadeias de poliureia, aumentando a densidade da ligação cruzada e a estabilidade térmica, bem como a adesão interfacial entre os nanotubos e o elastômero de poliureia. A combinação da dispersão ultrassônica e da agitação mecânica de alta velocidade com a química de acoplamento de silano também pode produzir nanocompósitos poliaspárticos. Esses materiais modificados apresentam melhor resistência ao congelamento, à carbonatação e à abrasão.
Outros métodos de modificação
Além da resina e da nanomodificação, outras abordagens, como a fluoração e a modificação do óleo de soja epoxidado (ESO), foram estudadas para aumentar ainda mais a hidrofobicidade e a resistência térmica.
Os materiais contendo flúor têm fortes ligações C-F e alta eletronegatividade, que protegem a cadeia molecular principal e conferem aos materiais excelentes propriedades elétricas e de superfície, além de forte hidrofobicidade. O poliaspártico fluorado pode ser sintetizado pela reação do anidrido maleico e do álcool fluorado com o trímero HDI na presença de um catalisador, usando o tolueno como agente desidratante. Durante a conversão de aminas primárias para secundárias, a densidade de -NH diminui, enquanto vários grupos fluorados distribuídos ao longo das cadeias de poliéter reduzem o contato entre os grupos -NH e -NCO, aumentando o tempo de reação. O Polyaspartic fluorado resultante apresenta hidrofobicidade, resistência à abrasão e estabilidade química superiores em comparação com a versão não modificada.
O óleo de soja epoxidado (ESO) contém de 3 a 4 grupos epóxi por molécula, que podem sofrer reações de abertura de anel com aminas em condições adequadas. O ESO é barato, abundante, termicamente estável e renovável. O ESO pode reagir com aminas primárias para formar uma rede levemente reticulada, melhorando a estabilidade térmica do Polyaspartic. Descobriu-se que a temperatura da reação afeta a conversão de aminas primárias: como os grupos epóxi vizinhos na cadeia de ESO criam impedimentos estéricos, temperaturas mais altas aceleram a reação de abertura de anel e aumentam a conversão. Essa descoberta fornece uma base teórica para o desenvolvimento do poliaspártico modificado com ESO.
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