Механизм эластичности полиаспартика

Высокая эластичность полиспартика обусловлена его уникальной молекулярной структурой и динамической сетью перекрестных связей, что позволяет ему растягиваться под давлением и быстро возвращаться к первоначальной форме.

Дизайн сегментов молекулярных цепей

1.Мягкие сегменты (гибкие цепи)

Сегменты полиэфира/полиэстера: как правило, полиаспартик включает в себя гибкие сегменты, такие как политетраметиленгликоль (PTMG) или поликапролактон (PCL), которые придают цепочке мобильность.

Функция: эти гибкие сегменты растягиваются и катушки под воздействием внешних сил, обеспечивая высокие показатели удлинения (обычно > 300%).

2.Твердые сегменты (жесткие цепи)

Карбаматные связи (-NH-CO-O-): Образуются в результате реакций между изоцианатами и аспартическими эстерами, создавая жесткие точки перекрестного связывания для ограничения чрезмерного скольжения молекулярной цепи.

Функция: твердые сегменты образуют физические перекрестные связи посредством водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса, повышая прочность на протяжении (> 20 МПа).

3Структура микрофазного разделения

Мягкие и твердые сегменты спонтанно образуют микрофазное разделение из-за термодинамической несовместимости:

• Мягкие сегменты: ответственны за эластичную деформацию.
• Регионы жестких сегментов: действуют как физические точки перекрестного соединения, сохраняя общую целостность материала.
• Динамическая реакция: под давлением мягкие сегменты растягиваются, чтобы поглощать энергию.

Динамические характеристики взаимосвязанных сетей

1.Трехмерная плотность перекрестных связей

Полиспартик формирует умеренную плотность перекрестных связей посредством химической перекрестной связи между изоцианатами и аспартическими эфирами:

• Чрезмерное перекрестное соединение: материал становится хрупким (например, традиционные эпоксидные смолы).
• Недостаточное перекрестное соединение: материал легко подкрадывается (например, необработанная резина).
• Полиспартик: сбалансированное расстояние между перекрестными связями позволяет молекулярным цепочкам растягиваться без постоянной деформации.

2.Реверсивное водородное связывание

Динамические водородные связи образуются между N-H и O=C в карбаматных группах:

• Под давлением водородные связи разрушаются, поглощая энергию.
• При разгрузке: Водородные связи реформы, восстановление формы.
• Потенциал самовосстановления: Водородные связи в микро-трещинах частично восстанавливаются, задерживая отказ материала.

Экспериментальные данные о эластичных свойствах

1.Свойства тяги (ASTM D412)

Удлинение при разрыве: 300-500% (традиционная эпоксидная смола: 3-5%, полиуретан: ~200%).

Модуль эластичности: 100-500 МПа (умеренная жесткость, гибкость балансирования и поддержка).

2Динамический механический анализ (DMA)

Температура перехода стекла (Tg): обычно от -50°C до 0°C, сохраняя эластичность при низких температурах (типичный каучук: Tg ~-60°C; эпоксидные смолы: Tg >50°C).

Пиковое значение Tan δ: Низкое (около 0,1 - 0,3), указывающее на низкую потерю энергии и высокую устойчивость.

3.Циклическое испытание сжатия

Полиспартик демонстрирует < 5% постоянных деформаций после 1000 циклов при 50% сжатия (силиконовый каучук: ~ 10%, полиуретан: ~ 15%).

Практическое применение эластичных преимуществ

1Промышленные напольные покрытия

Устойчивость к ударам: эластичное покрытие поглощает энергию от вилочных погрузчиков и падающих предметов, защищая бетонные подложки от трещин.

Случай: Полы автомобильных заводов, покрытые полиспартиком, уменьшают техническое обслуживание оборудования на 60%.

2Спортивные поверхности

Возврат энергии: эластичные покрытия на трассах и площадках уменьшают соприкосновение (скорость отскока > 35%), повышая безопасность.

3. Мостовые расширительные соединения

Приспособимость к деформации: покрытия эластично деформируются при движении моста в пределах от -30 до 70 °C, предотвращая трещины и проникновение воды.

4Защитные покрытия

Устойчивость к взрывам: покрытия в военных и химических заводах рассеивают энергию ударных волн благодаря эластичности.

Сравнение с традиционными эластичными материалами

Корректировки эластичной производительности

1Корректировка пропорций сегмента

Увеличение мягких сегментов: увеличивает элонгацию (например, содержание PTMG с 30% до 50% увеличивает элонгацию с 300% до 450%).

Увеличение твердых сегментов: повышает модуль (например, избыток изоцианатов увеличивает модуль с 100 МПа до 300 МПа).

2Функциональные изменения

Наноусиление: добавление углеродных нанотрубок (CNT) или графена повышает упругость модуля (+ 20%), сохраняя при этом высокую удлиняемость.

Укрепляющие вещества: введение частиц ядра оболочки (например, акрилатов) улучшает стойкость к разрыву.

3Динамические методы перекрестной связи

Реверсируемые ковалентные связи: включение связей Дильса-Альдера достигает эластичности самовосстановления (в настоящее время на стадии лаборатории).

Эластичность полиспартика является результатом кооперативного эффекта микрофазного разделения между мягкими и твердыми сегментами и динамической перекрестной сетью.С помощью гибкой молекулярной цепи, обратимые водородные связи и соответствующая плотность перекрестных связей, полиаспартик достигает высокой элонгации, быстрого отскока и долговечности.Этот баланс между жесткостью и гибкостью делает полиспартик незаменимым высокопроизводительным эластичным материалом в таких отраслях промышленности, как производствоБудущие разработки в области интеллектуальных динамических связей еще больше улучшат контроль эластичности и свойства самовосстановления.расширение применения в гибкой электронике и интеллектуальных покрытиях.

Feiyang специализируется на производстве сырья для полиспартических покрытий в течение 30 лет и может предоставить полиспартические смолы, отвердители и препараты покрытия.

Не стесняйтесь обращаться к нам:marketing@feiyang.com.cn

Список наших продуктов:

• Полиспартическая смола
• Иссоцианатный отвердитель
• Эпоксидный отвердитель
• Специальные химические вещества

Свяжитесь с нашей технической командой сегодня, чтобы узнать, как передовые решения Feiyang Protech могут изменить вашу стратегию покрытий. Свяжитесь с нашей технической командой