Mechanizm elastyczności poliaspartu

Wysoka elastyczność poliaspartu pochodzi z jego wyjątkowej struktury molekularnej i dynamicznej sieci połączonych, umożliwiającej mu rozciąganie się pod obciążeniem i szybkie powrót do pierwotnego kształtu.

Projektowanie segmentów łańcuchów molekularnych

1.Segmenty miękkie (Łańcuchy elastyczne)

Segmenty poliether/poliester: zazwyczaj poliaspartik zawiera elastyczne segmenty, takie jak politetrametylenoglikol (PTMG) lub polikaprolakton (PCL), które zapewniają mobilność łańcucha.

Funkcja: Te elastyczne segmenty rozciągają się i wiążą się pod wpływem sił zewnętrznych, zapewniając wysokie współczynniki wydłużania (zwykle > 300%).

2.Twarde segmenty (sztywne łańcuchy)

Wiązania karbamatowe (-NH-CO-O-): Uformowane w wyniku reakcji między izocyanatami a estrami asparaginowymi, tworząc sztywne punkty łączenia krzyżowego w celu ograniczenia nadmiernego przesuwania się łańcucha molekularnego.

Funkcja: Twarde segmenty tworzą fizyczne połączenia poprzez wiązania wodorowe i siły van der Waals, zwiększając wytrzymałość na rozciąganie (> 20 MPa).

3.Struktura oddzielenia mikrofasowego

Miękkie i twarde segmenty spontanicznie tworzą separację mikrofasową z powodu niekompatybilności termodynamicznej:

• Obszary miękkich segmentów: odpowiedzialne za deformację elastyczną.
• Obszary twardych segmentów: działają jako fizyczne punkty połączeń krzyżowych, utrzymując ogólną integralność materiału.
• Odpowiedź dynamiczna: Pod wpływem stresu miękkie części rozciągają się, aby pochłaniać energię.

Charakterystyka dynamiczna sieci połączonych

1.Trojwymiarowa gęstość połączeń krzyżowych

Polyaspartic tworzy umiarkowaną gęstość wiązania krzyżowego poprzez chemiczne wiązanie krzyżowe między izocyanatami a estrami aspartic:

• Nadmierne łączenie krzyżowe: materiał staje się kruchy (np. tradycyjne żywice epoksydowe).
• Niewystarczające połączenie krzyżowe: materiał łatwo się wkrada (np. nieutwardzona guma).
• Polyaspartic: zrównoważone rozstawienie łączy pozwala łańcuchom molekularnym na rozciąganie się bez trwałej deformacji.

2Odwracalne wiązanie wodorowe

Dynamiczne wiązania wodorowe tworzą się między N-H a O=C w grupach karbamatowych:

• Pod wpływem stresu wiązania wodorowe rozpadają się i pochłaniają energię.
• Po rozładowaniu: Zmiana wiązań wodorowych, przywracanie kształtu.
• Potencjał samorehabilitacji: wiązania wodorowe w mikro-pęknięciach częściowo odzyskują się, opóźniając awarię materiału.

Dane eksperymentalne dotyczące właściwości elastycznych

1.Właściwości rozciągające (ASTM D412)

Wyciąganie przy zerwaniu: 300-500% (tradycyjna żywica epoksydowa: 3-5%, poliuretanowa: ~200%).

Moduł elastyczności: 100-500 MPa (umiarkowana sztywność, elastyczność równowagi i wsparcie).

2Dynamiczna Analiza Mechaniczna (DMA)

Temperatura przejściowa szkła (Tg): zazwyczaj od -50°C do 0°C, utrzymując elastyczność w niskich temperaturach (typowy kauczuk: Tg ~-60°C; żywice epoksydowe: Tg >50°C).

Wartość szczytowa Tan δ: Niska (około 0,1 - 0,3), wskazująca na niską stratę energii i wysoką odporność.

3.Cykliczne badanie kompresji

Wyniki badań w odniesieniu do zastosowań z zastosowaniem metody wzorcowej (np. metody wzorcowej)

Praktyczne zastosowanie elastycznych zalet

1Podłogi przemysłowe

Odporność na uderzenia: Elastyczna powłoka pochłania energię z wózków widłowych i spadających przedmiotów, chroniąc podłoże betonowe przed pękaniem.

Przypadek: Podłogi fabryk motoryzacyjnych powleczone poliasparaginem zmniejszają obsługę techniczną sprzętu o 60%.

2Powierzchnie sportowe

Zwrot energii: Elastyczne powłoki na torach i boiskach zmniejszają uderzenie na połączenia (poziom odbicia > 35%), zwiększając bezpieczeństwo.

3Złącza rozszerzające mosty

Dostosowanie do deformacji: powłoki elastycznie deformują się podczas ruchów mostów w zakresie od -30 do 70 °C, zapobiegając pęknięciom i wnikaniu wody.

4.Włókien ochronnych

Odporność na wybuch: powłoki stosowane w zakładach wojskowych i chemicznych rozpraszają energię fal uderzeniowych dzięki elastyczności.

Porównanie z tradycyjnymi materiałami elastycznymi

Dostosowanie wydajności elastycznych

1Korekty proporcjonalności segmentów

Zwiększenie miękkich segmentów: zwiększa wydłużenie (np. zawartość PTMG z 30% do 50% zwiększa wydłużenie z 300% do 450%).

Zwiększanie segmentów twardych: zwiększa moduł (np. nadmiar izocyjanatów zwiększa moduł z 100 MPa do 300 MPa).

2Zmiany funkcjonalne

Nanoreinforcement: Dodanie nanorurek węglowych (CNT) lub grafenu zwiększa elastyczność modułu (+20%) przy zachowaniu wysokiej wydłużenia.

Środki twardzące: Wprowadzenie cząstek z łuszczycy rdzenia (np. akrylatów) poprawia odporność na łzy.

3.Dynamiczne techniki łączenia krzyżowego

Odwracalne wiązania kowalentne: Włączenie wiązań Diels-Alder pozwala osiągnąć elastyczność samorehabilitacyjną (obecnie na etapie laboratoryjnym).

Elastyczność poliaspartu wynika z efektu współpracy separacji mikrofazy między miękkimi i twardymi segmentami oraz dynamicznej sieci połączonej.Poprzez elastyczny projekt łańcucha molekularnegoPolia-spartic osiąga wysoką wydłużenie, szybki odbiór i trwałość.Ta równowaga między sztywnością a elastycznością sprawia, że poliaspartyk jest niezbędnym materiałem elastycznym o wysokiej wydajności w takich gałęziach przemysłu jak produkcjaW przyszłości rozwój inteligentnego dynamicznego wiązania jeszcze bardziej zwiększy jego właściwości kontroli elastyczności i samorehabilitacji.rozszerzanie zastosowań w elastycznej elektroniczności i inteligentnych powłokach.

Firma Feiyang specjalizuje się od 30 lat w produkcji surowców do powłok poliasparaginowych i może dostarczać żywice poliasparaginowe, utwardzacze i preparaty powłokowe.

Proszę się z nami skontaktować:Marketing@feiyang.com.cn

Nasza lista produktów:

• Żywica poliaspartyczna
• Wytwarzacz izocyjananu
• Epoxy harder
• Chemikalia specjalne

Skontaktuj się z naszym zespołem technicznym, aby dowiedzieć się, w jaki sposób zaawansowane rozwiązania poliasparatyczne firmy Feiyang Protech mogą zmienić strategię powlekania. Skontaktuj się z naszym zespołem technicznym