Die Optimierung der Formulierung von Polyaspartikum ist ein genauer, systematischer Prozess, der darauf abzielt, Leistung, Anwendungsmerkmale, Kosten und Umweltanforderungen auszugleichen.Der Kern dieses Prozesses besteht in der Anpassung der Komponentenverhältnisse, die Einbeziehung funktionaler Zusatzstoffe, die Auswahl neuer Rohstoffe und die Optimierung von Prozessparametern zur Verbesserung der Gesamtleistung der Beschichtung.
Optimierung der Kernkomponente
1Auswahl und Kombination von polyaspartischen Esterharzen
Reaktivitätskontrolle:
Durch die Auswahl von Harzkombinationen mit unterschiedlichen Substituenten (R1, R2) und Molekülgewichten (z. B. schnelle und langsame Aushärtung) wird die Gelzeit (von Minuten bis zu zehn Minuten einstellbar) präzise gesteuert.
Optimierungsrichtung:
Verlängerung der Anwendungszeiten bei gleichzeitiger Sicherstellung einer schnellen Trocknung (in 1-2 Stunden bewegbar).
Leistungsbilanz:
- Härte gegen Flexibilität:Hochverzweigte Harze sorgen für Härte, während langkettige Harze Flexibilität und Niedertemperaturschlagfestigkeit erhöhen (z. B. müssen Beschichtungen für Windturbinenblätter Schlägen bei -40 °C standhalten).
- Chemische Resistenz:Auswahl von zykloaliphatischen Aminstrukturen (wie IPDA-Derivaten) zur Verbesserung der Lösungsmittelbeständigkeit.
Innovative Strategien:
- Änderung der Mischung:Mischen mit kleinen Mengen hydroxylfunktionale Harze (Polyester,Akrylat) oder Epoxidharze zur Verbesserung der Haftung oder zur Reduzierung der Kosten (Kompatibilität und Reaktionsmechanismen müssen sorgfältig berücksichtigt werden).
2Auswahl von Polyisocyanaten (-NCO-Komponente)
Einfluss der Typen:
- HDI-Trimer: Hauptwahl; ausgezeichnete Wetterbeständigkeit, moderate Viskosität.
- IPDI-Trimer: Höhere Härte und bessere Hitzebeständigkeit, aber höhere Viskosität und Kosten.
- Mischtrimer: HDI/IPDI-Mischungen bilden Leistung und Kosten aus.
NCO:NH-Verhältnis (Äquivalentverhältnis, typisch 1.0:1.0):
- Verhältnis > 1.0: Höhere Querverbindungsdichte, erhöhte Härte und chemische Beständigkeit, aber möglicherweise geringere Flexibilität.
- Verhältnis < 1.0: Beibehält mehr sekundäre Amingruppen, erhöht die Flexibilität, beeinträchtigt aber möglicherweise die Lösungsmittelresistenz.
Optimierung des additiven Systems
1Rheologie und Nivelationskontrolle
2. Härtungs- und Katalysatorsysteme
Auswahl des Katalysators
- Divalent Organotin (DBTL):Effizient, aber ökologisch problematisch (in zunehmendem Maße eingeschränkt).
- Metallfreie Katalysatoren (z. B. tertiäre Amine):Umwelttendenzen wie DABCO oder DMDEE erfordern eine große Optimierung, um Bruchbarkeit zu vermeiden.
- Neue umweltfreundliche Katalysatoren:Bismuth-Zink-Komplexe (z. B. Borchi Kat 315), Ausgleichsaktivität und Umweltprobleme.
Optimierungsstrategien:
- Niedertemperaturhärtung: Erhöhung der Katalysatordosierung oder Verwendung von Niedertemperatur-Aktivkatalysatoren (z. B. DMDEE) bei Anwendung unter 5 °C.
- Bei hohen Temperaturen ist die Lebensdauer des Katalysators zu kontrollieren: Verringerung der Katalysatordosierung oder Hinzufügung von Retardern (z. B. saure Phosphatester).
3. Verbesserung der Wetterbeständigkeit und Stabilität
UV-Schutz:
- UV-Absorber:Benzotriazole (z. B. Tinuvin 1130) die UVB/UVA absorbieren.
- HALS (Hinderte Aminlichtstabilisatoren):Wie z. B. Tinuvin 292, der Radikale neutralisiert, um Gelbfärbung zu verhindern (vorsichtig bei sauren Substanzen verwenden).
Thermooxidative Stabilität:
- Zusatz von Antioxidantien (z. B. Irganox 1010).
Speicherstabilität:
- Wasserverschmutzer:Hinzufügen von molekularen Sieben (z. B. Baylith L Paste) zur Verhinderung von NCO-Wasserreaktionen.
- Dispersionsstabilität:Polymerdispergenten (z. B. BYK-163), die die Absetzung von Pigment und Füllstoff verhindern.
Pigment- und Füllsystementwurf
1. Funktionelle Füllstoffe Anwendung
2. Pigment-Auswahl und -Dispersion
Wetterbeständigkeit:
Auswahl anorganischer Pigmente (z. B. Titandioxid, Eisenoxide) oder hochleistungsfähiger organischer Pigmente (z. B. Quinacridonrot).
Dispersionsverfahren:
- Schleifen mit Zirkonium oder Glaskugeln in Hochgeschwindigkeitsdispergern bis zu einer Feinheit von ≤ 20 μm.
- Auswahl von Dispergierungsmitteln mit geeigneten Verankerungsgruppen (z. B. BYK-110 für anorganische Pigmente).
Umwelt- und Kostenoptimierungsstrategien
1. Hochfeste/lösungsmittelfreie Systeme
- Verringerung der Harzviskosität:Auswahl von polyaspartikalen Estern mit geringer Viskosität.
- Reaktiver Verdünner:Hinzufügen kleiner Mengen monofunktionaler Polyaspartikalester oder Isocyanate mit geringer Viskosität (z. B. HDI-Monomer) zur Verringerung der Viskosität ohne Beeinträchtigung der Querverbindung.
2Biobasierte/erneuerbare Rohstoffe
- Biobasierte Harze:Teilweise biobasierte Polyaspartikalester, abgeleitet aus modifizierten Polyolen aus Pflanzenöl (z. B. teilweise biobasierte Produkte von BASF).
- Natürliche Füllstoffe:Verwendung erneuerbarer Füllstoffe wie Bambuspulver oder Reisschale (Wasserbeständigkeit erforderlich).
3. Kostenkontrolle
- Füllstoffersatz:Teilweiser Ersatz von Quarzsand durch Calciumcarbonat (Kontrollanteil, um Härteverlust zu vermeiden).
- Lokalisierte Beschaffung:Die Verwendung von inländischen Hochleistungs-Polyaspartikharzen zur Senkung der Rohstoffkosten.
- Vereinfachte Formulierung:Versuchsweise reduzierte Zusatzstoffsorte (Mehrfunktionszusatzstoffe, die Einfunktionszusatzstoffe ersetzen).
Szenariobezogene Optimierung
Experimentelle Validierungs- und Charakterisierungsmethoden
Für die Optimierung sind strenge Tests erforderlich:
- Anwendungseigenschaften:Gelzeit (GB/T 7123), Lebensdauer im Topf, Schlagbegrenzwerte (ASTM D4402).
- Mechanische Eigenschaften:Härte (Shore D, ISO 868), Abriebsbeständigkeit (Taber, ASTM D4060), Haftung (Abziehverfahren, ISO 4624).
- Wetterbeständigkeit/chemische Beständigkeit:QUV-Alterung (ASTM G154), Salzsprühprüfung (ISO 9227), Versuchsprüfung auf chemische Resistenz (Säuren, Basen, Lösungsmittel, ISO 2812).
- Mikrostrukturelle Analyse:SEM für die Fülldispersion, DSC für die Glasübergangstemperatur (Tg), FTIR für den Härtegrad.
Kernlogik der Formulierung Optimierung
Schlüssel zur erfolgreichen Optimierung
Genaue Definition der Anforderungen:Die Kernleistung der Beschichtung muss eindeutig priorisiert werden (z. B. Abriebsbeständigkeit für Bodenbeläge, Stoßbeständigkeit für Windkraft).
Synergistische Komponenteninteraktion:Vermeiden Sie additive Wechselwirkungen, die den Nutzen auslöschen (z. B. können übermäßige Silanniveller die Haftung reduzieren).
Dynamische Iteration:Schnelle optimale Ratio-Screening über DOE (Design of Experiments), kombiniert mit Validierung in Anwendungsszenarien.
Durch kontinuierliche Optimierung übertrifft Polyaspartikum allmählich Leistungsgrenzen und schreitet zu höherer Haltbarkeit, intelligenterem Bau und größerer ökologischer Nachhaltigkeit voran.
Feiyang hat sich seit 30 Jahren auf die Herstellung von Rohstoffen für polyaspartische Beschichtungen spezialisiert und kann polyaspartische Harze, Härter und Beschichtungsformulationen liefern.
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