Rozwój poliasparginianów jest reprezentatywną ewolucją wysokowydajnych materiałów. Jego postęp konsekwentnie koncentrował się na rozwiązywaniu niedociągnięć tradycyjnych poliuretanów – przede wszystkim ekstremalnie krótkich czasów żelowania, wysokiej wrażliwości na temperaturę i wilgotność oraz surowych wymagań dotyczących sprzętu – jednocześnie dążąc do doskonałych, wszechstronnych osiągów i wygody konstrukcyjnej.
Faza 1: Wstępna technologia i walidacja koncepcji (późne lata 80. – wczesne lata 90.)
1. Dojrzałość i ograniczenia tradycyjnych poliuretanów
Tradycyjny aromatyczny poliuretan, opracowany i skomercjalizowany przez Texaco (później przejęty przez Huntsman) w latach 80., charakteryzował się ekstremalnie szybkimi prędkościami reakcji (czasy żelowania mierzone w sekundach), doskonałymi właściwościami fizycznymi (elastyczność, odporność na zużycie, odporność na korozję, wodoodporność) i dobrą stabilnością termiczną.
Jednak ekstremalnie krótki czas żelowania (zazwyczaj od kilku do kilkudziesięciu sekund) wymagał wysokotemperaturowego, wysokociśnieniowego sprzętu do mieszania uderzeniowego i wysoko wykwalifikowanych operatorów, co znacznie utrudniało aplikacje na dużych powierzchniach, złożone aplikacje lub naprawy. Dodatkowo, aromatyczny poliuretan był podatny na żółknięcie, co ograniczało jego zastosowanie w aplikacjach wymagających wysokiej odporności na warunki atmosferyczne.
2. Poszukiwanie rozwiązań: Spowolnienie reakcji
Aby pokonać problem szybkiej reakcji, chemicy zaczęli badać metody „oswojenia” agresywnej reakcji między aminami a izocyjanianami.
Kluczowy przełom: Wynalezienie estru poliasparginowego.
Kluczowa koncepcja: Osłona wysoce reaktywnej aminy pierwotnej (-NH₂) poprzez reakcję addycji Michaela, aby przekształcić ją w mniej reaktywną aminę wtórną.
Podejście techniczne: Specyficzne alifatyczne aminy pierwotne (takie jak aminy cykloalifatyczne) zostały zreagowane z estrami maleinianu lub fumaranu, aby stworzyć nową żywicę zakończoną aminą wtórną – to jest ester poliasparginowy.
Pionier technologii: Naukowcy z Bayer (obecnie Covestro) osiągnęli ten przełom około 1990 roku i złożyli podstawowy patent. Wybierając różne struktury amin pierwotnych (R1, R2) i dostosowując masę cząsteczkową, mogli precyzyjnie kontrolować przeszkody steryczne i efekty elektroniczne, znacznie zmniejszając szybkość reakcji z izocyjanianami (szczególnie alifatycznym trimerem HDI).
Faza 2: Komercjalizacja i optymalizacja wydajności (połowa lat 90. – wczesne lata 2000.)
1. Bayer prowadzi komercjalizację
W oparciu o swój opatentowany patent na syntezę estru poliasparginowego, Bayer wprowadził na rynek pierwszą generację komercyjnych żywic estru poliasparginowego (takich jak Desmophen NH 1420) około 1995 roku, dopasowanych do własnych alifatycznych poliizocyjanianów (takich jak seria Desmodur N), tworząc początkowy system poliasparginowy.
Kluczowe zalety:
- Znacząco wydłużony czas przydatności do użycia: Wydłużony z sekund (w tradycyjnym poliuretanie) do kilku minut, a nawet kilkudziesięciu minut (regulowany), umożliwiając aplikację wałkiem lub raklem i zmniejszając zależność od specjalistycznego sprzętu natryskowego.
- Niska zawartość LZO / Wysoka zawartość ciał stałych: Kompatybilny z formułami o wysokiej zawartości ciał stałych lub bezrozpuszczalnikowych, spełniając coraz bardziej rygorystyczne przepisy dotyczące ochrony środowiska.
- Doskonała odporność na warunki atmosferyczne: System alifatyczny rozwiązał problem żółknięcia, oferując wyjątkowy połysk i zachowanie koloru.
- Silne właściwości fizyczne: Utrzymano wysoką elastyczność, odporność na zużycie, odporność chemiczną i przyczepność poliuretanu.
- Zmniejszona wrażliwość na temperaturę i wilgotność: Mniej podatny na wilgoć środowiskową w porównaniu do tradycyjnego poliuretanu.
2. Wczesny rozwój aplikacji
Wczesne aplikacje były głównie skierowane na obszary wymagające wysokiej odporności na warunki atmosferyczne i wykończeń dekoracyjnych, takie jak wysokowydajne warstwy wierzchnie do podłóg przemysłowych (zastępujące podatne na żółknięcie warstwy wierzchnie poliuretanowe) i warstwy wierzchnie antykorozyjne do konstrukcji stalowych.
Materiał został również przetestowany w środowiskach szybkiego obrotu (takich jak parkingi i warsztaty fabryczne) dzięki stosunkowo szybkiemu utwardzaniu (powierzchnia sucha w ciągu kilkudziesięciu minut do kilku godzin, całkowicie utwardzona w ciągu kilku godzin do jednego dnia).
Faza 3: Rozwój wydajności i wzrost rynku (połowa lat 2000. – lata 2010.)
1. Ciągła iteracja żywic i formulacji
Bayer/Covestro: Ciągle wprowadzał nowe generacje żywic poliasparginowych (takich jak seria Desmophen NH 15xx, 16xx), dodatkowo zoptymalizowanych poprzez projektowanie molekularne:
- Wydłużony czas przydatności do użycia przy jednoczesnym zachowaniu szybkiego utwardzania.
- Zrównoważona elastyczność i twardość.
- Ulepszone poziomowanie i zmniejszona lepkość (dla łatwiejszej aplikacji i wyższej zawartości ciał stałych).
- Zwiększona odporność chemiczna i termiczna.
Pojawili się konkurenci:
- BASF: Wprowadził własne żywice poliasparginowe (seria Laromer) około 2003 roku, stając się głównym konkurentem dla Covestro.
- Huntsman: Wykorzystał swoje głębokie doświadczenie w chemii poliuretanów i izocyjanianów, aby wypuścić powiązane produkty (np. aminy polietrowe Jeffamine do modyfikacji i dopasowywania izocyjanianów).
- Feiyang Protech: Jako wiodąca firma poliasparginowa w Chinach, Feiyang Protech mocno zainwestował w badania i rozwój na początku 2000 roku i szybko wprowadził konkurencyjne żywice poliasparginowe i alifatyczne izocyjaniany, przełamując zagraniczne monopole i szybko zdobywając udział w rynku dzięki zaletom lokalizacji.
2. Znacząca ekspansja aplikacji
- Energia wiatrowa: Stała się główną powłoką do łopat turbin wiatrowych ze względu na doskonałą odporność na warunki atmosferyczne, odporność na zużycie, odporność na erozję wiatru i szybkie utwardzanie, aby sprostać wymaganiom wydajności produkcyjnej.
- Podłogi: Rozszerzone z wysokiej klasy warstw wierzchnich na warstwy pośrednie i podkłady, opracowując rozwiązania pełnosystemowe o różnej twardości, elastyczności i kolorze, szeroko stosowane w zakładach przemysłowych, przestrzeniach komercyjnych, szpitalach i szkołach.
- Infrastruktura i ochrona przed korozją: Zwiększone zastosowania w ciężkiej ochronie przed korozją mostów, rurociągów, zbiorników magazynowych, obiektów portowych, szczególnie tam, gdzie wymagana jest szybka aplikacja i konserwacja.
- Transport: Używany do powłok ochronnych na podwoziach ciężarówek, kontenerach, elementach pociągów.
- Nowe obszary: Zbadano zastosowanie w powłokach morskich, obiektach sportowych, dekoracjach kreatywnych i innych.
Faza 4: Dywersyfikacja, wysoka wydajność i zrównoważony rozwój (późne lata 2010. – obecnie)
1. Wysoce udoskonalona technologia formulacji
- Ekstremalna wydajność: Opracowano ultra-odporne na zużycie, odporne na wysokie temperatury (np. do rur wydechowych), utwardzane w niskich temperaturach i wysoce odporne chemicznie (kwasy, zasady, rozpuszczalniki) specjalistyczne powłoki poliasparginowe.
- Funkcjonalizacja: Wprowadzono powłoki o przewodności, właściwościach antypoślizgowych, samooczyszczaniu i ognioodporności.
- Ulepszona tolerancja aplikacji: Stworzono formulacje o zmniejszonej wrażliwości na temperaturę i wilgotność, dłuższym czasie przydatności do użycia i regulowanej prędkości utwardzania, aby dopasować się do bardziej zróżnicowanych środowisk aplikacji.
2. Skupienie się na ochronie środowiska i zrównoważonym rozwoju
- Bezrozpuszczalnikowe / Ultra-wysoka zawartość ciał stałych: Kontynuacja zwiększania zawartości ciał stałych, zmniejszając lub eliminując emisje LZO.
- Eksploracja wodna: Chociaż technicznie trudna (ze względu na reakcje izocyjanianów z wodą i powolne schnięcie), niektóre firmy i instytuty badawcze wprowadziły prototypowe lub wczesne komercyjne produkty poliasparginowe na bazie wody, aby spełnić najsurowsze przepisy dotyczące ochrony środowiska.
- Surowce na bazie biologicznej: Zbadano zastosowanie częściowo bio-opartych poliolów lub amin w celu zmniejszenia śladu węglowego.
3. Wzrost chińskich przedsiębiorstw i zintensyfikowana globalna konkurencja
- Feiyang Protech: Stał się jednym z najważniejszych globalnych graczy w dziedzinie poliasparginów, posiadając liczne patenty i kompleksowe rozwiązania w zakresie syntezy żywic, formulacji i aplikacji, z wydajnością produktów porównywalną do liderów międzynarodowych.
- Inne chińskie firmy: Firmy takie jak Wanhua Chemical i Huafon Group aktywnie się rozwijają, napędzając postęp techniczny i optymalizację kosztów.
- Globalny krajobraz: Covestro, BASF, Huntsman, PPG, Sherwin-Williams, Nippon Paint i inni międzynarodowi giganci są teraz w zaciętej konkurencji z chińskimi firmami, wspólnie napędzając postęp technologiczny i rozwój rynku.
4. Dojrzałe techniki aplikacji i sprzęt
- Specjalistyczny dwuskładnikowy sprzęt natryskowy: Producenci tacy jak Graco i GlasCraft nieustannie udoskonalali sprzęt, aby lepiej dopasować się do lepkości, stosunku mieszania i czasu żelowania powłok poliasparginowych.
- Znormalizowana aplikacja ręczna: Techniki aplikacji wałkiem i raklem stały się bardziej znormalizowane i szeroko stosowane.
- Postępy w technologii aplikacji w niskich temperaturach.
Podsumowanie: Ścieżka rozwoju poliasparginów
- Napędzane problemami: Bezpośrednio ukierunkowane na rozwiązanie słabej obrabialności tradycyjnych poliuretanów.
- Przełom w żywicach: Wynalezienie estru poliasparginowego było podstawą, a projekt struktury żywicy był kluczem do kontroli wydajności.
- Ciągła iteracja wydajności: Ewolucja od prostego wydłużania czasu przydatności do użycia do konsekwentnego dążenia do lepszych właściwości fizycznych, odporności na warunki atmosferyczne, odporności chemicznej, funkcjonalności i obrabialności.
- Poszerzanie obszarów zastosowań: Szybko rozszerzone z warstw wierzchnich do podłóg przemysłowych na energię wiatrową, ciężką ochronę przed korozją, infrastrukturę, transport, hydroizolację budowlaną, kleje i inne.
- Innowacje środowiskowe: Kierunek w stronę rozwiązań bezrozpuszczalnikowych, o ultra-wysokiej zawartości ciał stałych, na bazie wody i bio.
- Wzrost chińskich przedsiębiorstw: Chińskie firmy z powodzeniem przeszły od importu technologii do niezależnych innowacji i globalnego przywództwa, zmieniając globalny krajobraz przemysłu.
Rozwój poliasparginów trwa, a przyszłe trendy koncentrują się na wyższej wydajności, większej zrównoważoności, rozszerzonej funkcjonalności, niższych kosztach i łatwiejszej aplikacji, aby sprostać stale ewoluującym wymaganiom rynku.
Feiyang specjalizuje się w produkcji surowców do powłok poliasparginowych od 30 lat i może dostarczyć żywice poliasparginowe, utwardzacze i formulacje powłok.
Zapraszamy do kontaktu:marketing@feiyang.com.cn
Lista naszych produktów:
Skontaktuj się z naszym zespołem technicznym już dziś, aby dowiedzieć się, w jaki sposób zaawansowane rozwiązania poliasparginowe Feiyang Protech mogą zmienić Twoją strategię powlekania. Skontaktuj się z naszym zespołem technicznym
