Развитие полиаспартики является показательной эволюцией высокоэффективных материалов. Ее прогресс последовательно был направлен на устранение недостатков традиционной полимочевины — в первую очередь, чрезвычайно короткого времени гелеобразования, высокой чувствительности к температуре и влажности, а также строгих требований к оборудованию — при одновременном стремлении к превосходным комплексным характеристикам и удобству нанесения.
Этап 1: Первоначальная технология и проверка концепции (конец 1980-х – начало 1990-х годов)
1. Зрелость и ограничения традиционной полимочевины
Традиционная ароматическая полимочевина, разработанная и коммерциализованная компанией Texaco (позже приобретена Huntsman) в 1980-х годах, отличалась чрезвычайно высокой скоростью реакции (время гелеобразования измерялось в секундах), превосходными физическими свойствами (эластичность, износостойкость, коррозионная стойкость, водонепроницаемость) и хорошей термической стабильностью.
Однако чрезвычайно короткое время гелеобразования (обычно от нескольких секунд до десятков секунд) требовало высокотемпературного оборудования для смешивания под высоким давлением и высококвалифицированных операторов, что делало крупномасштабное, сложное применение или ремонт очень сложным. Кроме того, ароматическая полимочевина была склонна к пожелтению, что ограничивало ее использование в областях, требующих высокой устойчивости к атмосферным воздействиям.
2. Поиск решений: замедление реакции
Чтобы преодолеть проблему быстрой реакции, химики начали изучать методы «укрощения» агрессивной реакции между аминами и изоцианатами.
Ключевой прорыв: изобретение полиаспартикового эфира.
Основная концепция: экранировать высокореактивный первичный амин (-NH₂) посредством реакции присоединения Михаэля, чтобы преобразовать его в менее реактивный вторичный амин.
Технический подход: определенные алифатические первичные амины (например, циклоалифатические амины) реагировали с эфирами малеиновой или фумаровой кислоты с образованием новой смолы с концевыми вторичными аминами — это и есть полиаспартиковый эфир.
Пионер технологии: ученые из Bayer (ныне Covestro) совершили этот прорыв примерно в 1990 году и подали патент на фундаментальное изобретение. Выбирая различные структуры первичных аминов (R1, R2) и регулируя молекулярную массу, они могли точно контролировать стерические затруднения и электронные эффекты, значительно снижая скорость реакции с изоцианатами (особенно алифатическим тримером HDI).
Этап 2: Коммерциализация и оптимизация производительности (середина 1990-х – начало 2000-х годов)
1. Bayer возглавляет коммерциализацию
Основываясь на своем патенте на синтез полиаспартикового эфира, Bayer выпустила первое поколение коммерческих полиаспартиковых эфирных смол (например, Desmophen NH 1420) примерно в 1995 году, в сочетании со своими собственными алифатическими полиизоцианатами (например, серии Desmodur N), образуя первоначальную полиаспартиковую систему.
Основные преимущества:
- Значительно увеличенное время жизни: увеличено с секунд (в традиционной полимочевине) до нескольких минут или даже десятков минут (регулируется), что позволяет наносить валиком или ракелем и снижает зависимость от специализированного распылительного оборудования.
- Низкое содержание ЛОС / Высокое содержание твердых веществ: совместимость с составами с высоким содержанием твердых веществ или без растворителей, что соответствует все более строгим экологическим нормам.
- Отличная устойчивость к атмосферным воздействиям: алифатическая система решила проблему пожелтения, обеспечивая выдающийся блеск и сохранение цвета.
- Высокие физические свойства: сохранена высокая эластичность, износостойкость, химическая стойкость и адгезия полимочевины.
- Сниженная чувствительность к температуре и влажности: менее подвержена воздействию влаги окружающей среды по сравнению с традиционной полимочевиной.
2. Ранняя разработка приложений
Ранние применения в основном были нацелены на области, требующие высокой устойчивости к атмосферным воздействиям и декоративной отделки, такие как высокоэффективные промышленные напольные покрытия (замена склонных к пожелтению полиуретановых покрытий) и антикоррозионные покрытия для стальных конструкций.
Материал также был протестирован в условиях быстрого оборота (например, на автостоянках и в заводских цехах) благодаря относительно быстрому отверждению (высыхание поверхности за десятки минут – несколько часов, полное отверждение в течение нескольких часов – суток).
Этап 3: Расширение производительности и рост рынка (середина 2000-х – 2010-е годы)
1. Непрерывная итерация смолы и состава
Bayer/Covestro: непрерывно представляла новые поколения полиаспартиковых смол (например, серии Desmophen NH 15xx, 16xx), дополнительно оптимизированных посредством молекулярного дизайна:
- Увеличенное время жизни при сохранении быстрого отверждения.
- Сбалансированная гибкость и твердость.
- Улучшенное выравнивание и снижение вязкости (для облегчения нанесения и более высокого содержания твердых веществ).
- Повышенная химическая и термическая стойкость.
Появились конкуренты:
- BASF: представила свои собственные полиаспартиковые смолы (серия Laromer) примерно в 2003 году, став основным конкурентом Covestro.
- Huntsman: использовала свой глубокий опыт в области химии полимочевины и изоцианатов для выпуска сопутствующих продуктов (например, полиэфираминов Jeffamine для модификации и соответствующих изоцианатов).
- Feiyang Protech: как ведущая полиаспартиковая компания в Китае, Feiyang Protech вложила значительные средства в исследования и разработки в начале 2000-х годов и быстро выпустила конкурентоспособные полиаспартиковые смолы и алифатические изоцианаты, разрушив иностранные монополии и быстро завоевав долю рынка благодаря преимуществам локализации.
2. Значительное расширение применения
- Энергия ветра: стала основным покрытием для лопастей ветряных турбин благодаря превосходной устойчивости к атмосферным воздействиям, износостойкости, устойчивости к ветровой эрозии и быстрому отверждению для удовлетворения требований к эффективности производства.
- Напольные покрытия: расширились от высококачественных верхних покрытий до средних покрытий и грунтовок, разрабатывая решения для полных систем с различной твердостью, гибкостью и цветом, широко используемые на промышленных предприятиях, в коммерческих помещениях, больницах и школах.
- Инфраструктура и защита от коррозии: увеличение применения в области защиты от коррозии для мостов, трубопроводов, резервуаров для хранения, портовых сооружений, особенно там, где требуется быстрое нанесение и техническое обслуживание.
- Транспорт: используется для защитных покрытий на шасси грузовиков, контейнерах, компонентах поездов.
- Новые области: изучается использование в морских покрытиях, спортивных сооружениях, креативных украшениях и многом другом.
Этап 4: Диверсификация, высокая производительность и устойчивость (конец 2010-х – настоящее время)
1. Высококачественная технология составов
- Экстремальная производительность: разработаны сверхизносостойкие, термостойкие (например, для выхлопных труб), морозостойкие и высокохимически стойкие (кислоты, щелочи, растворители) специальные полиаспартиковые покрытия.
- Функциональность: представлены покрытия с проводимостью, противоскользящими свойствами, самоочисткой и огнестойкостью.
- Улучшенная технологичность нанесения: созданы составы с пониженной чувствительностью к температуре и влажности, увеличенным сроком службы и регулируемой скоростью отверждения для соответствия более разнообразным условиям нанесения.
2. Акцент на охрану окружающей среды и устойчивость
- Без растворителей / Сверхвысокое содержание твердых веществ: продолжение увеличения содержания твердых веществ, сокращение или устранение выбросов ЛОС.
- Исследование на водной основе: хотя это технически сложно (из-за реакций изоцианата с водой и медленного высыхания), некоторые компании и исследовательские институты представили прототипы или ранние коммерческие продукты на водной основе на основе полиаспартики для соответствия самым строгим экологическим нормам.
- Биологическое сырье: изучено использование частично биологических полиолов или аминов для уменьшения углеродного следа.
3. Подъем китайских предприятий и усиление глобальной конкуренции
- Feiyang Protech: стала одним из самых важных игроков в мире в области полиаспартики, обладая многочисленными патентами и комплексными решениями в области синтеза смол, составов и применения, с производительностью продукции, сопоставимой с мировыми лидерами.
- Другие китайские компании: такие фирмы, как Wanhua Chemical и Huafon Group, активно расширяются, способствуя техническому прогрессу и оптимизации затрат.
- Глобальный ландшафт: Covestro, BASF, Huntsman, PPG, Sherwin-Williams, Nippon Paint и другие международные гиганты в настоящее время находятся в жесткой конкуренции с китайскими компаниями, совместно продвигая технологические достижения и развитие рынка.
4. Зрелые методы применения и оборудование
- Специализированное двухкомпонентное распылительное оборудование: производители, такие как Graco и GlasCraft, постоянно совершенствуют оборудование, чтобы лучше соответствовать вязкости, коэффициенту смешивания и времени гелеобразования полиаспартиковых покрытий.
- Стандартизированное ручное нанесение: методы нанесения валиком и ракелем стали более стандартизированными и широко применяются.
- Достижения в технологии нанесения при низких температурах.
Резюме: Путь развития полиаспартики
- Ориентированность на проблему: непосредственно направлена на решение проблемы плохой технологичности традиционной полимочевины.
- Прорыв в области смол: изобретение полиаспартикового эфира стало основой, а дизайн структуры смолы является ключом к контролю производительности.
- Непрерывная итерация производительности: эволюционировала от простого увеличения срока службы до последовательного стремления к улучшению физических свойств, устойчивости к атмосферным воздействиям, химической стойкости, функциональности и технологичности.
- Расширение областей применения: быстро расширилась от промышленных напольных покрытий до энергетики ветра, защиты от коррозии, инфраструктуры, транспорта, гидроизоляции зданий, клеев и многого другого.
- Экологические инновации: направлены на решения без растворителей, со сверхвысоким содержанием твердых веществ, на водной основе и на основе биологических материалов.
- Подъем китайских предприятий: китайские компании успешно перешли от импорта технологий к независимым инновациям и глобальному лидерству, изменив глобальный отраслевой ландшафт.
Развитие полиаспартики продолжается, и будущие тенденции будут сосредоточены на более высокой производительности, большей устойчивости, расширенной функциональности, снижении затрат и упрощении нанесения для удовлетворения постоянно меняющихся потребностей рынка.
Feiyang специализируется на производстве сырья для полиаспартиковых покрытий в течение 30 лет и может предоставить полиаспартиковые смолы, отвердители и составы покрытий.
Не стесняйтесь обращаться к нам:marketing@feiyang.com.cn
Список нашей продукции:
Свяжитесь с нашей технической командой сегодня, чтобы узнать, как передовые полиаспартиковые решения Feiyang Protech могут преобразовать вашу стратегию покрытий. Свяжитесь с нашей технической командой
