Неге термореактивті тозаңды бояу термопластикалық альтернативаларға қарағанда тұрақтырақ?

Қайтарылмайтын химиялық кросс-байланыс: термореактивті тозаңды бояудың тұрақтылығының негізгі механизмі

Коваленттік тор қалай молекулалық құрылымды тұрақты етеді

Термореактивты ұнтақты қаптамалардың тұрақтылығы олардың полимерлер күшті үшөлшемді желілерді құратын әрекет етуіне негізделген, олар ыдырамайды. Қыздырылған кезде бұл материалдар эпоксидтер мен карбоксилдер сияқты арнайы химиялық топтарды қамтиды, олар конденсация немесе қосылу процестері арқылы өзара әрекеттеседі. Кейінгі болатын нәрсе қызықты — полимер тізбегі тұрақты түрде байланысады және бұл құрылым өте берік өрмекші торына ұқсайды. Бұл қаптаманың әрекет етуі туралы барлық түсінікті өзгертеді. Ол қыздырған кезде қайтадан еріп кететін зат емес, толығымен қатты және тұрақты болады. Кәдімгі пластиктер мен осы термореактивты пластиктерді салыстырыңыз. Кәдімгі пластиктерде ұзын тізбектер бар, олар жылынғанда бір-бірінің үстінен сырғып кетеді, ал термореактивты пластиктер басқаша, өйткені олардың молекулалары өте тығыз байланысады да, олар мүлдем қозғалмайды. Өткен жылы «Journal of Polymer Science» журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, жоғары сапалы термореактивты пластиктер температура 200 °C-тан асқанда да өлшемдік тұрақтылығын сақтайды. Ал көптеген термопластиктер әдетте 110–140 °C аралығында, нақты материалға байланысты, жұмсарады.

Кросс-сілдыру тығыздығын салыстыру: эпоксидті-полиэфирлі термореттеушілер мен полиэтиленді термопластикалыр

Термореттеуші тозаңды қаптаулардың жоғары өнімділігі олардың жоғары кросс-сілдыру тығыздығына бірден байланысты — бұл Shore D қаттылығы (>75) мен еріткішке төзімділігімен сандық түрде байланысты.

Бұл тығыз кросс-байланыс — термореактивті полимерлерде 50–100 байланыс/мкм³, ал термопластарда нөлге тең — механикалық беріктік пен химиялық төзімділікті қамтамасыз етеді. ASTM D1308 сынағы көрсеткендей, термореактивті полимерлер метил этил кетон (MEK) ерітіндісіне батырылғаннан кейін 95% астам жылтырлығын сақтайды, ал термопластар тізбектердің проникавиясы мен ісінуі салдарынан 40% астам жылтырлығын жоғалтады ( Materials Performance 2023 ).

Жақсартылған механикалық сипаттамалар: термореактивті порошоктық бояулардың қаттылығы, сызатқа төзімділігі және абразивтік тозуға төзімділігі

Табер абразивтік тозу сынағының деректері: термореактивті полимерлер (85–92 мг шығын) қарсы термопластар (140–210 мг шығын)

Стандарттық Taber әсерінен тозу сынағында шамамен 1000 цикл өткізген кезде термореактивті ұнтақты қаптамалар термопластикалық қаптамаларға қарағанда маңызды түрде азырақ материал жоғалтады. Сандар бұл құбылысты қатты анық көрсетеді: 85–92 миллиграмм жоғалту термопластиктерге қарағанда 140–210 миллиграмға қарағанда 45–60 пайызға азырақ. Бұл айырма осы материалдардың молекулалық деңгейде үйкеліске қалай төзетіндігіне байланысты. Термореактивті заттарда барлығын орнында ұстайтын кросс-байланыс құрылымы бар, сондықтан үйкеліс немесе қазылу әсері кезінде полимер тізбегінің ұзын тізбектері термопластиктердегідей бір-бірінен сырғып өтпейді. Осының нәтижесінде беттің бүтіндігі уақыт өте келе тұрақты тозу әсеріне ұшырағаннан кейін де сақталады.

Микроиндентациялық корреляция: кросс-байланыс тығыздығы – термореактивті ұнтақты қаптама үшін Shore D қаттылығы >75

Shore D қаттылығының көрсеткіштері 75-тен жоғары болғанда және микр индентация әдістері арқылы өлшенгенде, бұл термореттеуші порошкалық қаптамаларда көптеген кросс-байланыстардың пайда болғанын көрсетеді. Бұл материалдардың қаттылығы олардың күйдірілген кезде химиялық байланыстар қалай түзілетініне байланысты. Әдетте, бұл оларды ұқсас термопластикалық өнімдерге қарағанда 20-ден 35-ке дейін қаттырақ етеді. Қайталанатын сызықтармен сынақтан өткізгенде термореттеушілер өз бастапқы бет сапасының шамамен 90 пайызын сақтайды. Ал термопластиктер осындай жағдайларда белгілер мен деформациялардың пайда болуын бастайды. Бұл айырмашылық нақты молекулалық құрылымның материалдардың шынығуға, физикалық тозуға қарсы төзімділігін қаншалықты анықтайтынын көрсетеді.

Термореттеуші порошкалық қаптамалардың күйдірілуі арқылы қамтамасыз етілетін өте жоғары жылуға төзімділік пен ауа-райына төзімділік

DSC дәлелі: термореактивті тозаңды қаптау 200°C-тан жоғарыда Tg тұрақтылығын сақтайды; термопластикалыр 110–140°C-та жұмсарады

Біз термореактивті тозаңды қаптауларға Дифференциалдық салыстырмалы калориметрия (DSC) сынақтарын жүргізген кезде, температура 200 градус Цельсийден асып кеткенде шыны ауысу нүктесінің (Tg) белгісі тіпті байқалмайды. Бұл жоқтық материал ішінде ковалентті байланыстардың берік, тұрақты желісінің пайда болғанын көрсетеді. Ал термопластикалық материалдарда полимер тізбегінің қозғалысы басталып, материал жұмсарады деп есептелетін 110–140 градус аралығында айқын эндотермиялық өзгерістер байқалады. Термореактивті материалдардың бұндай кері айналымды жылулық өзгерістері болмағандықтан, олар пішіндерін жақсы сақтайды және ұзақ уақыт бойы жоғары температура әсеріне ұшырағанда химиялық тұрақсыздыққа тән емес.

Температура өзгерістеріне төзімділік қабілеті материалдардың уақыт өтуімен ауа-райы әсерінен қалай сақталатынын анықтауда негізгі рөл атқарады. Термопластикалық материалдар жағдайында қайталанатын қыздыру мен салқындату молекулаларды біртіндеп орын ауыстыруға әкеледі. Бұл УК сәулелерінен беттің ұн тәрізді болуы, түстердің бозаруы және қабаттардың шеттерінде бөлінуі сияқты проблемаларға алып келеді. Ал термореактивті материалдар басқаша әңгіме айтады. Бұл материалдар экстремалды температура тербелістері мен ұзақ мерзімді күн сәулесі әсерінде пішіндерін сақтайды, сондықтан микроскопиялық трещиналардың пайда болуын алдын алады. Өнеркәсіптік жағалаулар бойынша жүргізілген нақты әлемдегі сынақтар термореактивті қаптамалар туралы қызықты нәтиже көрсетті. Олар бес жыл бойы сыртқы ортада тұрғаннан кейін де өзінің бастапқы жылтырының 95%-дан астамын сақтап, әлі де тамаша көрінеді. Бұл тек термопластикалық материалдарға қарағанда ғана емес, зертханалық сынақтарда жасанды күн сәулесін қолданған кезде термореактивті материалдар термопластикалық материалдарға қарағанда қатты ауа-райы жағдайларынан қорғану бойынша шамамен 40% артық көрсеткішке ие болады.

Термореактивті тозаңды қаптаудың жоғары химиялық төзімділігі мен ұзақ мерзімді бүтіндігі

ASTM D1308 MEK-ке батыру: термореактивті тозаңды қаптау үшін >95% жарқырау сақталады, ал термопластика үшін >40% жоғалту болады

ASTM D1308 сынағы термоқаттылататын тозаңды қаптамалардың қатты химиялық заттармен жұмыс істеген кездегі ерекше артықшылығын нақты көрсетеді. Бұл қаптамалар MEK екі рет үйкеу сынағына тәжірибеге ұшырағаннан кейін де бастапқы жылтырлығының 95%-дан астамын сақтайды. Сынақ кезінде олар қандай қиындықтарға ұшырайтынын ескерсеңіз, бұл өте әсерлі көрсеткіш. Ал термопластикалық қаптамалар әдетте еріткіштердің әсерінен ісінуі, молекулалардың орын ауыстыруы және соңында толықтай ыдырауы салдарынан жылтырлықтарының шамамен 40%-ын жоғалтады. Бұл айырмашылықтың пайда болу себебі тек қосымша компоненттердің қосылуында ғана емес, сонымен қатар термоқаттылататын материалдардың химиялық тұрғыдан қалай жұмыс істейтіндегі де. Олар тұрақты ковалентті байланыстар түзеді, бұл байланыстар еріткіштердің молекулалық деңгейде ішіне енуіне кедергі жасайтын бұзылмайтын қорғаныс қабатын құрайды. Химия өнеркәсібінің зауыттары немесе теңіз жағалауындағы құрылыстар сияқты шынайы қолданыста материалдар тұрақты әсерге ұшырайтын жағдайларда бұндай ішкі тұрақтылық беттердің көп жылдар бойы жақсы көріністе болуын және қорғалуын қамтамасыз етеді, сондықтан жиі ауыстыру қажет болмайды.