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 предполагает введение молекул смолы в молекулярную структуру полиаспарагиновой смолы химическими методами, такими как блок-сополимеризация или привитая сополимеризация. Этот подход является относительно простым и обеспечивает высокий выход. Он широко применяется для повышения термостойкости полиаспарагиновых материалов, 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 силиконовой модификации: блок-модификация и привитая модификация. Исследования показали, что сочетание полиаспарагиновых материалов и полисилоксана методом блок-модификации повышает механическую прочность, ударопрочность и адгезию покрытия. Модифицированные смолы, синтезированные из 4,4′-диаминодициклогексилметана (H12MDA) и метоксисилана с концевыми аминогруппами (KH-540), позволяют получать покрытия с повышенной твердостью, гибкостью, прочностью на растяжение и стойкостью к старению; при температурах ниже 5 °C гибкость значительно улучшается. Другой метод использует силиконовые соединения с концевыми эпоксидными группами, вводя силикон в цепь полимочевины посредством реакции раскрытия кольца. Полученный силикон-модифицированный полиаспарагиновый материал при отверждении изоцианатным отвердителем демонстрирует отличную твердость и ударопрочность как при комнатной, так и при низкой температуре.
Эпоксидная смола также используется для модификации благодаря своей высокой механической прочности и отличным электроизоляционным свойствам. Молекулярные цепи эпоксидной смолы могут диспергироваться и взаимопроникать в цепи полимочевины, образуя сшитую сетчатую структуру. Полиаспарагиновая полимочевина с концевыми аминогруппами (PUA), синтезированная из полиаспарагиновых эфиров (PAEs) и изофорондиизоцианата (IPDI), может быть упрочнена эпоксидной смолой. Гибкие цепи PUA переплетаются с отвержденной эпоксидной сеткой, обеспечивая пластическую деформацию под нагрузкой и повышая прочность на сдвиг. При оптимальном соотношении PUA и эпоксидной смолы значительно увеличиваются относительное удлинение при разрыве и ударопрочность.
Наномодификация
Наномодификация является эффективным методом введения наночастиц в полиаспарагиновые системы за счет взаимодействия функциональных групп полимочевины с активными центрами на поверхности наночастиц. Благодаря тому что наноматериалы обладают уникальными поверхностными эффектами и эффектами квантового размера, их добавление может повысить прочность полиаспарагиновых материалов.
Серия алифатических полимочевин, синтезированных методом двухстадийной полимеризации в растворе, была модифицирована нано-TiO₂ и углеродными нанотрубками, функционализированными аминогруппами. Углеродные нанотрубки, функционализированные аминогруппами, ковалентно связывались с цепями полимочевины, повышая плотность сшивки и термическую стабильность, а также межфазную адгезию между нанотрубками и полимочевинным эластомером. Сочетание ультразвуковой диспергации и высокоскоростного механического перемешивания с химией силанового связывания также позволяет получать полиаспарагиновые нанокомпозиты. Эти модифицированные материалы демонстрируют улучшенную морозостойкость, стойкость к карбонизации и износостойкость.
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 обладают прочными связями C–F и высокой электроотрицательностью, что защищает основную молекулярную цепь и придает материалам отличные поверхностные и электрические свойства, а также выраженную гидрофобность. Фторированный полиаспарагиновый материал может быть синтезирован путем реакции малеинового ангидрида и фторированного спирта с тримером HDI в присутствии катализатора, с использованием толуола в качестве дегидратирующего агента. В процессе превращения первичных аминов во вторичные плотность –NH снижается, а многочисленные фторированные группы, распределенные вдоль полиэфирных цепей, уменьшают контакт между группами –NH и –NCO, тем самым увеличивая время реакции. Полученный фторированный полиаспарагиновый материал по сравнению с немодифицированным вариантом демонстрирует более высокую гидрофобность, износостойкость и химическую стабильность.
Эпоксидированное соевое масло (ESO) содержит 3–4 эпоксидные группы на молекулу, которые при подходящих условиях могут вступать в реакции раскрытия кольца с аминами. ESO отличается низкой стоимостью, доступностью, термической стабильностью и возобновляемым происхождением. ESO может реагировать с первичными аминами с образованием слабосшитой сетчатой структуры, повышая термическую стабильность полиаспарагиновых материалов. Было установлено, что температура реакции влияет на степень превращения первичных аминов: поскольку соседние эпоксидные группы в цепи ESO создают стерические затруднения, более высокие температуры ускоряют реакцию раскрытия кольца и повышают степень превращения. Это открытие обеспечивает теоретическую основу для разработки полиаспарагиновых материалов, модифицированных ESO.
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