Mechanizm odporności na zużycie Polyaspartic

Odporność na ścieranie poli-aspartanu to kluczowa zaleta, która zapewnia jego trwałość w warunkach wysokich obciążeń mechanicznych, szczególnie w posadzkach przemysłowych, parkingach i magazynach logistycznych. Jego odporność na ścieranie wynika ze zintegrowanego podejścia obejmującego chemiczne projektowanie struktury, optymalizację wydajności fizycznej i modyfikacje funkcjonalne.

Struktura chemiczna i molekularne podstawy odporności na ścieranie

1. Wysoka gęstość usieciowania

• Poli-aspartan tworzy trójwymiarową sieć usieciowaną poprzez reakcję między izocyjanianami a estrami kwasu asparaginowego. Mała odległość między wiązaniami usieciowania (w skali nanometrów) tworzy silne siły międzycząsteczkowe, tworząc sztywną "siatkę wzmacniającą", która opiera się pękaniu łańcuchów molekularnych w wyniku tarcia.
• Porównawcza gęstość usieciowania: Gęstość usieciowania poli-aspartanu jest 3-5 razy wyższa niż w przypadku tradycyjnych żywic epoksydowych, co znacznie zwiększa twardość powierzchni (Shore D 70-85).

2. Synergia segmentów twardych i miękkich

• Segmenty twarde: Segmenty karbaminianowe (-NH-CO-O-) utworzone w wyniku reakcji izocyjanianów i estrów kwasu asparaginowego zapewniają sztywne wsparcie strukturalne.
• Segmenty miękkie: Segmenty polieterowe lub poliestrowe (np. PTMG) zapewniają elastyczność, pochłaniając energię uderzenia, aby zapobiec kruchym uszkodzeniom.
• Efekt synergiczny: Segmenty twarde odporne są na zarysowania powierzchni, podczas gdy segmenty miękkie rozkładają naprężenia, zmniejszając zużycie zmęczeniowe.

3. Orientacja łańcucha molekularnego

Podczas utwardzania łańcuchy molekularne układają się uporządkowanie wzdłuż kierunku naprężenia, tworząc strukturę "samowzmacniającą", która zwiększa odporność na ścinanie i ścieranie.

Właściwości fizyczne i modyfikacje funkcjonalne

1. Równowaga między wysoką twardością a wytrzymałością

• Twardość: Shore D 70-85 (tradycyjne żywice epoksydowe: D 60-70), porównywalna do twardych tworzyw sztucznych, takich jak nylon, skutecznie odporna na zarysowania narzędziami metalowymi.
• Wytrzymałość: Wydłużenie przy zerwaniu >300%, unikanie kruchego odpryskiwania powszechnego w powłokach ceramicznych pod wpływem uderzenia.

2. Wzmocnienie funkcjonalnymi wypełniaczami

• Piasek kwarcowy (SiO₂): Dodanie piasku kwarcowego (wielkość cząstek 80-120 mesh) zwiększa twardość powierzchni, zmniejszając ścieranie Tabera do poniżej 20 mg.
• Węglik krzemu (SiC): Cząsteczki węglika krzemu o rozmiarze nano wypełniają pory usieciowanej sieci, zmniejszając współczynnik tarcia (μ <0,4).
• Dodatki przeciwzużyciowe: Politetrafluoroetylen (PTFE) lub dwusiarczek molibdenu (MoS₂) zmniejszają tarcie powierzchni, tworząc efekt "samo-smarowania".

3. Gęstość powierzchni

Formuły bezrozpuszczalnikowe i szybkie utwardzanie skutkują nieporowatą powierzchnią, zapobiegając osadzaniu się cząstek ściernych i powodowaniu przyspieszonego zużycia.

Dane empiryczne dotyczące odporności na ścieranie

1. Test ścierania Tabera (ASTM D4060)

• Poli-aspartan: koło CS-10, obciążenie 1000 g, zużycie mniejsze niż 40 mg po 1000 cyklach.
• Żywica epoksydowa: Większe niż 100 mg w identycznych warunkach.
• Beton: Większe niż 500 mg.

2. Test ścierania piaskiem (ASTM D968)

Powłoki poli-aspartanowe wymagają >50 l piasku, aby przebić warstwę o grubości 1 mm, trzykrotnie więcej niż konwencjonalne powłoki epoksydowe.

3. Praktyczna weryfikacja w terenie

• Przypadek 1: Podłoga warsztatu produkcyjnego samochodów miała głębokość zużycia powierzchni <0,1 mm po 3 latach (200 przejazdów wózków widłowych/dzień).
• Przypadek 2: Podłoga w strefie cargo na lotnisku nie wymagała konserwacji przez 10 lat, bez pylenia i łuszczenia się.

Porównanie z materiałami tradycyjnymi

Strategie optymalizacji odporności na ścieranie

1. Projektowanie formuły

• Rozkład gradientu wypełniacza: Gruboziarnisty piasek kwarcowy w warstwie podstawowej (odporność na ściskanie), nano SiC w warstwie wierzchniej (odporność na ścieranie).
• Modyfikacja utwardzająca: Wprowadzenie elastomerów (np. prepolimerów PU) zwiększa odporność na uderzenia i zapobiega zużyciu zmęczeniowemu.

2. Proces aplikacji

• Powłoka wielowarstwowa: Podkład (uszczelnienie podstawy) + warstwa pośrednia (wzmocnienie kwarcem) + warstwa wierzchnia (gładka warstwa odporna na ścieranie).
• Przygotowanie powierzchni: Oczyszczanie strumieniowo-ścierne lub szlifowanie powierzchni podstawy do klasy Sa2.5 (GB 8923-2011), zapewniając przyczepność >5 MPa.

3. Adaptacja do środowiska

• Środowiska wysokotemperaturowe: Włączenie wypełniaczy odpornych na ciepło (np. mikrosfer ceramicznych), aby zapobiec zmiękczeniu i przyspieszonemu zużyciu.
• Środowiska niskotemperaturowe: Używaj segmentów polieterowych o niskiej temperaturze zeszklenia (Tg), aby zachować wytrzymałość w niskich temperaturach.

Tryby uszkodzeń i rozwiązania

1. Zarysowania powierzchni

Przyczyna: Twarde cząstki (np. wióry metalowe) powodujące zarysowania.

Rozwiązanie: Regularne czyszczenie; dodanie PTFE w celu zmniejszenia tarcia.

2. Zużycie zmęczeniowe

Przyczyna: Cykliczne obciążenia o wysokiej częstotliwości powodujące pękanie łańcuchów molekularnych.

Rozwiązanie: Zwiększenie gęstości usieciowania lub wprowadzenie dynamicznych wiązań usieciowania (np. wiązań Dielsa-Aldera) w celu samonaprawy.

3. Zużycie korozyjne chemiczne

Przyczyna: Substancje kwaśne lub zasadowe powodujące korozję powierzchni powłoki.

Rozwiązanie: Dodanie żywicy fluorowęglowej w celu zwiększenia odporności chemicznej.

Odporność na ścieranie poli-aspartanu jest wynikiem jego wysoce usieciowanej sieci, synergicznych segmentów twardych-miękkich i wzmocnienia funkcjonalnym wypełniaczem. Dzięki zoptymalizowanemu projektowi molekularnemu i zmodyfikowanym modyfikacjom, jego wydajność ścierania może przewyższać tradycyjne materiały 3-5 razy, co czyni go idealnym do scenariuszy o wysokim zużyciu. Postępy w technologii samonaprawy i nanokompozytach dodatkowo zwiększą jego trwałość i adaptowalność w przyszłości.

Feiyang specjalizuje się w produkcji surowców do powłok poli-aspartanowych od 30 lat i może dostarczyć żywice poli-aspartanowe, utwardzacze i formuły powłok.

Zapraszamy do kontaktu: marketing@feiyang.com.cn

Lista naszych produktów:

• Żywica poli-aspartanowa
• Utwardzacz izocyjanianowy
• Utwardzacz epoksydowy
• Specjalna chemia

Skontaktuj się z naszym zespołem technicznym już dziś, aby dowiedzieć się, w jaki sposób zaawansowane rozwiązania poli-aspartanowe Feiyang Protech mogą zmienić Twoją strategię powlekania. Skontaktuj się z naszym zespołem technicznym