Verschleißmechanismus von Polyaspartic

Die Verschleißfestigkeit von Polyaspartikum ist ein wesentlicher Vorteil, der seine Langlebigkeit unter Bedingungen hoher mechanischer Belastungen ermöglicht, insbesondere bei Industrieböden, Parkplätzen,und LogistiklagerDie Verschleißbeständigkeit resultiert aus einem integrierten Ansatz, der chemische Strukturentwicklung, Optimierung der physikalischen Leistung und funktionelle Modifikationen umfasst.

Chemische Struktur und molekulare Basis der Verschleißbeständigkeit

1.Höhe Überschreitungsdichte

• Polyaspartikum bildet durch die Reaktion zwischen Isocyanaten und aspartikalen Estern ein dreidimensionales vernetztes Netzwerk.Der geringe Abstand zwischen den Querverbindungen (Nanometermaßstab) erzeugt starke intermolekulare Kräfte, die ein starres "Verstärkungsnetz" bilden, das dem Bruch der molekularen Kette durch Reibung widersteht.
• Vergleichsdichte der Querverbindungen: Die Querverbindungsdichte von Polyaspartikum ist 3- bis 5-mal höher als bei herkömmlichen Epoxidharzen, was die Oberflächenhärte erheblich erhöht (Shore D 70-85).

2.Synergie von harten und weichen Segmenten

• Hartsegmente: Carbamatsegmente (-NH-CO-O-) aus der Reaktion von Isocyanaten und Asparagenextern bilden eine starre Strukturunterstützung.
• Weiches Segment: Polyether- oder Polyestersegmente (z. B. PTMG) bieten Elastizität und absorbieren Aufprallenergie, um einen zerbrechlichen Verschleiß zu verhindern.
• Synergistische Wirkung: Harte Segmente widerstehen Kratzern, während weiche Segmente die Belastung verteilen und den Müdigkeitsausfall verringern.

3.Molekülkettenorientierung

Während der Härtung richten sich die molekularen Ketten ordnungsgemäß entlang der Spannungsrichtung aus und bilden eine "selbststärkende" Struktur, die die Widerstandsfähigkeit gegen Scheren und abrasives Verschleiß erhöht.

Physikalische Eigenschaften und Funktionsänderungen

1.Gleichgewicht zwischen hoher Härte und Zähigkeit

• Härte: Shore D 70-85 (herkömmliche Epoxidharze: D 60-70), vergleichbar mit harten Kunststoffen wie Nylon und wirksam gegen Kratzer von Metallwerkzeugen.
• Zähigkeit: Verlängerung bei Bruch > 300%, wodurch brüchige Splitterungen bei Keramikbeschichtungen unter Schlag vermieden werden.

2- Verstärkung mit Funktionsfüllstoffen

• Quarzsand (SiO)₂): Das Hinzufügen von Quarzsand (Partikelgröße 80-120 Maschen) erhöht die Oberflächenhärte und reduziert die Taber-Abrasion auf unter 20 mg.
• Siliziumcarbid (SiC): Nanogroße Siliziumcarbidpartikel füllen vernetzte Poren und verringern den Reibungskoeffizienten (μ < 0,4).
• Antiverschleißzusatzstoffe: Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Molybdendisulfid (MoS)₂) die Oberflächenreibung reduzieren und so eine "selbstschmierende" Wirkung erzeugen.

3. Oberflächendichte

Lösungsmittelfreie Formulierungen und eine schnelle Härtung führen zu einer nicht porösen Oberfläche, die verhindert, dass sich abrasive Partikel einbetten und einen beschleunigten Verschleiß verursachen.

Empirische Daten zur Verschleißfestigkeit

1Taber Abrasionsprüfung (ASTM D4060)

• Polyaspartikum: CS-10-Rad, 1000 g Belastung, weniger als 40 mg Verschleiß nach 1000 Zyklen.
• Epoxidharz: Mehr als 100 mg unter identischen Bedingungen.
• Beton: Mehr als 500 mg.

2.Sand Abrasionsprüfung (ASTM D968)

Für Polyaspartikalbeschichtungen benötigen > 50 l Sand, um eine Dicke von 1 mm zu erreichen, das ist das Dreifache von herkömmlichen Epoxidbeschichtungen.

3Praktische Feldüberprüfung

• Fall 1: Der Boden einer Automobilfabrik hatte nach 3 Jahren eine Verschleißtiefe von < 0,1 mm (200 Gabelstaplerpass pro Tag).
• Fall 2: Der Boden des Frachtbereichs des Flughafens benötigte 10 Jahre lang keine Wartung, ohne Staub oder Peeling.

Vergleich mit traditionellen Materialien

Optimierungsstrategien für Verschleißbeständigkeit

1.Formulierung Design

• Füllgradientverteilung: Grober Quarzsand in der Grundschicht (Kompressionsbeständigkeit), Nano-SiC in der oberen Schicht (Ausnutzungsbeständigkeit).
• Verhärtungsmodifikation: Durch die Einführung von Elastomeren (z. B. PU-Präpolymere) wird die Stoßfestigkeit erhöht und Müdigkeitskost vermieden.

2.Bewerbungsprozess

• Mehrschichtbeschichtung: Grundbeschichtung (Basisdichtung) + Zwischenbeschichtung (Quarzverstärkung) + Oberbeschichtung (glatte verschleißbeständige Schicht).
• Oberflächenvorbereitung: Schussblasen oder Schleifen der Grundoberfläche bis zur Klasse Sa2.5 (GB 8923-2011), wobei die Haftung > 5 MPa gewährleistet ist.

3.Anpassung an die Umwelt

• Hochtemperaturumgebungen: Wärmebeständige Füllstoffe (z. B. keramische Mikrosphären) sind erforderlich, um eine Erweichung und einen beschleunigten Verschleiß zu verhindern.
• Niedertemperaturumgebungen: Verwenden Sie Polyethersegmente mit niedriger Glasübergangstemperatur (Tg), um die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen zu erhalten.

Ausfallmodi und Lösungen

1- Oberflächenkratzungen.

Ursache: Hartpartikel (z. B. Metallsplitter), die Kratzer verursachen.

Lösung: Regelmäßige Reinigung; Hinzufügen von PTFE zur Verringerung der Reibung.

2.Ermüdungsverschleiß

Ursache: Hochfrequente zyklische Belastungen verursachen Molekularkettenbruch.

Lösung: Steigern Sie die Querschnittsdichte oder führen Sie dynamische Querschnittsbindungen ein (z. B. Diels-Alder-Bindungen) zur Selbstreparatur.

3Chemische Korrosion Verschleiß

Ursache: Säurehaltige oder alkalische Stoffe, die die Beschichtungsoberfläche korrodieren.

Lösung: Fügen Sie Fluorkohlenstoffharz hinzu, um die chemische Beständigkeit zu erhöhen.

Die Verschleißfestigkeit von Polyaspartikum ist ein Ergebnis seines stark vernetzten Netzwerks, synergistischer Hart-Weich-Segmente und funktioneller Füllstoffverstärkung.Mit optimiertem molekularen Design und technischen Modifikationen, seine Verschleißleistung kann herkömmliche Materialien um das 3- bis 5-fache übertreffen, was sie ideal für Verschleißszenarien macht.Fortschritte in der Technik der Selbstreparatur und in Nano-Kompositen werden ihre Haltbarkeit und Anpassungsfähigkeit in Zukunft weiter verbessern.

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