Для применений или сред с особыми требованиями присущие материалу свойства часто оказываются недостаточными - например, термостойкость при высоких температурах или гибкость при низких температурах, - поэтому необходима модификация материала. Современные методы модификации Polyaspartic включают модификацию смолы, наномодификацию и другие методы.
Модификация смолы
Модификация смолы вводит молекулы смолы в молекулярную структуру полиаспарагиновой смолы химическим путем, например, путем блочной или прививочной сополимеризации. Этот подход относительно прост и обеспечивает высокий выход. Он широко используется для повышения термостойкости полиаспарта, регулирования скорости реакции и улучшения физико-механических свойств.
Для модификации обычно используется силиконовая смола. Полисилоксан обладает низкой поверхностной энергией, низким модулем упругости, отличной термической стабильностью и устойчивостью к окислению. Его основа состоит из чередующихся связей Si-O-Si, что придает ему высокую гибкость. После модификации силикона стерические препятствия внутри материала увеличиваются, что ограничивает реакцию между модифицированным материалом и -NCO-группами. Это увеличивает время схватывания покрытия и значительно улучшает адгезию между покрытием и основой.
Существует два основных метода модификации силикона: блок-модификация и графт-модификация. Исследования показали, что сочетание полиаспарагина и полисилоксана путем блочной модификации повышает механическую прочность, ударопрочность и адгезию покрытия. Модифицированные смолы, синтезированные из 4,4′-диаминодициклогексилметана (H12MDA) и аминотерминированного метоксисилана (KH-540), дают покрытия с повышенной твердостью, гибкостью, прочностью на разрыв и стойкостью к старению; гибкость значительно улучшается при температуре ниже 5 °C. В другом методе используются эпоксидно-терминированные силиконовые соединения, при этом силикон вводится в цепь полимочевины в результате реакции кольцевого раскрытия. Полученный полиаспарент, модифицированный силиконом, при отверждении изоцианатным отвердителем демонстрирует превосходную твердость и ударопрочность как при комнатных, так и при низких температурах.
Эпоксидная смола также используется для модификации благодаря своей превосходной механической прочности и электроизоляции. Молекулярные цепи эпоксидной смолы могут диспергироваться и взаимопроникать в цепи полимочевины, образуя сшитую сеть. Аминотерминированная полиаспарагиновая мочевина (PUA), синтезированная из полиаспарагиновых эфиров (PAEs) и изофорондиизоцианата (IPDI), может быть упрочнена эпоксидной смолой. Гибкие цепи ПУА переплетаются с отвержденной эпоксидной сетью, обеспечивая вязкую деформацию под нагрузкой и повышая прочность на сдвиг. При оптимальном соотношении ППУ и эпоксидной смолы значительно увеличивается удлинение при разрыве и ударная прочность.
Наномодификация
Наномодификация - это эффективный метод введения наночастиц в полиаспарагиновые системы за счет взаимодействия функциональных групп полимочевины с активными участками на поверхности наночастиц. Поскольку наноматериалы обладают уникальными поверхностными и квантово-размерными эффектами, их добавление может повысить прочность полиаспарагиновых материалов.
Серия алифатических полимочевин, синтезированных с помощью двухстадийного процесса полимеризации в растворе, была модифицирована нано-TiO₂ и аминофункционализированными углеродными нанотрубками. Аминофункционализированные углеродные нанотрубки ковалентно связывались с цепями полимочевины, увеличивая плотность сшивок и термостабильность, а также межфазную адгезию между нанотрубками и полимочевинным эластомером. Сочетание ультразвукового диспергирования и высокоскоростного механического перемешивания с химическим соединением силанов также позволяет получать полиаспарагиновые нанокомпозиты. Эти модифицированные материалы демонстрируют повышенную морозостойкость, устойчивость к карбонизации и истиранию.
Другие методы модификации
Помимо модификации смол и наномодификации, для дальнейшего повышения гидрофобности и термостойкости были изучены и другие подходы, такие как фторирование и модификация эпоксидированным соевым маслом (ESO).
Фторсодержащие материалы имеют прочные связи C-F и высокую электроотрицательность, которые защищают основную молекулярную цепь и наделяют материалы превосходными поверхностными и электрическими свойствами, а также сильной гидрофобностью. Фторированные полиаспарагины могут быть синтезированы путем реакции малеинового ангидрида и фторированного спирта с тримером HDI в присутствии катализатора, используя толуол в качестве дегидратирующего агента. В процессе превращения первичного амина во вторичный плотность -NH уменьшается, а многочисленные фторированные группы, распределенные вдоль цепей полиэфира, уменьшают контакт между -NH и -NCO группами, увеличивая время реакции. Полученный в результате фторированный полиаспарент обладает превосходной гидрофобностью, стойкостью к истиранию и химической стабильностью по сравнению с немодифицированной версией.
Эпоксидированное соевое масло (ЭСО) содержит 3-4 эпоксидные группы на молекулу, которые могут вступать в реакции кольцевого разложения с аминами в подходящих условиях. ЭСО недорого, широко распространено, термически стабильно и возобновляемо. ESO может реагировать с первичными аминами с образованием слабосшитой сети, улучшая термическую стабильность Polyaspartic. Было установлено, что температура реакции влияет на конверсию первичных аминов: поскольку соседние эпоксидные группы в цепи ESO создают стерические препятствия, более высокие температуры ускоряют реакцию кольцевого разрыхления и увеличивают конверсию. Этот вывод создает теоретическую основу для разработки ESO-модифицированного полиаспарта.
Компания Feiyang Protech уже 30 лет специализируется на производстве сырья для полиаспарагиновых покрытий и может предоставить полиаспарагиновые смолы, отвердители и рецептуры покрытий. Не стесняйтесь обращаться к нам: [email protected]
Список наших продуктов:
Свяжитесь с нашей технической командой сегодня, чтобы узнать, как передовые полиаспарагиновые решения Feiyang Protech могут изменить вашу стратегию нанесения покрытий. Свяжитесь с нашей технической группой