Analysis of the Flexibility and Plasticity of Acrylic solid Surfaces
The flexibility and plasticity of the solid surface of acrylic acid are jointly influenced by the molecular structure of the resin, the curing mechanism and external conditions. The following analysis is conducted from three dimensions: material properties, influencing factors and application scenarios:
First, the sources and manifestations of flexibility
Molecular chain flexibility
تعتمد مرونة راتنج الأكريليك بشكل أساسي على بنية مجموعة الإستر (-COO-) ومجموعة الألكيل (-R) في السلسلة الرئيسية. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي إدخال مجموعات الألكيل طويلة السلسلة (مثل C8-C12) إلى زيادة الحجم الحر للسلسلة الجزيئية ، وخفض درجة حرارة الانتقال الزجاجي (TG) ، وبالتالي تعزيز المرونة. إذا تم إدخال المونومرات المرنة (مثل Butyl Acrylate) في السلسلة الرئيسية ، يمكن للطلاء أن يقاوم 180 درجة في درجة حرارة الغرفة دون تكسير. ومع ذلك ، عندما تكون نسبة المونومرات الصلبة (مثل الميثيل ميثاكريلات) مرتفعة للغاية ، يزداد هشاشة الطلاء بشكل كبير.
تأثير كثافة التشابك
تؤثر جرعة عوامل التشابك (مثل ديزوسيانات وراتنجات الإيبوكسي) بشكل مباشر على المرونة. على سبيل المثال ، عندما تكون كثافة التشابك عالية جدًا ، قد ينكسر الطلاء بسبب تركيز الإجهاد أثناء اختبار الانحناء. يمكن أن يكون الارتباط المتشابك المعتدل (مثل درجة التشابك بين 30-50 ٪) موازنة الصلابة والمرونة ، مما يتيح الطلاء للحفاظ على صلابة معينة مع وجود مقاومة للتأثير.
الاعتماد على درجة الحرارة
تزداد مرونة طلاء الأكريليك مع ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال ، في -20 ℃ ، قد يظهر الطلاء كسر هش ؛ في 60 ℃ ، يمكن أن يزداد استطالةها عند الاستراحة بمقدار 2 إلى 3 مرات. تتطلب هذه الخاصية أنه عند استخدامها في بيئات درجات الحرارة المنخفضة ، يجب تحسين الصيغة (مثل إضافة الملدنات) للحفاظ على المرونة.
ثانياً ، آلية إدراك اللدونة
معالجة اللدائن الحرارية
يمكن أن تحقق راتنج الأكريليك غير المكتمل اللدونة من خلال معالجة البلاستيك الحراري. على سبيل المثال ، عند 120-150 ℃ ، يمكن تقويم الراتنج أو معزوله بالهدوء أو معزول بالحقن ، ويحتفظ شكله بعد التبريد. تنطبق هذه الخاصية على تصنيع المنتجات المعقدة على شكل شكل (مثل الأجزاء الزخرفية غير المنتظمة) ، ولكن يجب التحكم في درجة حرارة المعالجة لتجنب التدهور الحراري.
تشكيل بمساعدة المذيبات
يمكن تقليل لزوجة الراتنج وتعزيز اللدونة عن طريق إضافة المذيبات المتطايرة (مثل خلات الإيثيل). على سبيل المثال ، عندما يكون محتوى المذيبات 20-30 ٪ ، يمكن طلاء الراتنج أو رشه في طبقة رقيقة ، ويتم تشكيل طبقة كثيفة بعد تبخر المذيبات. تنطبق هذه الطريقة على البناء على نطاق واسع (مثل الجدران الخارجية للمباني) ، ولكن من الضروري الانتباه إلى تأثير معدل تبخر المذيبات على تسطيح الطلاء.
المعالجة الخفيفة والتشابك القابل للعكس
Some acrylic resins can be photocured by photoinitiators, while reversible cross-linking bonds (such as disulfide bonds and hydrogen bonds) are introduced to enhance plasticity. For example, under ultraviolet light irradiation, the resin can be cured and formed within seconds. Under the influence of heating or specific solvents, the crosslinking bonds can break, achieving secondary shaping. This feature is applicable to scenarios that require repetitive processing (such as 3D printing).
Third, the key factors influencing flexibility and plasticity
Composition of resin monomers
The ratio of soft monomers (such as ethyl acrylate and isooctyl acrylate) to hard monomers (such as methyl methacrylate and styrene) directly affects flexibility. For example, when the proportion of soft monomers exceeds 60%, the flexibility of the coating is significantly improved, but the hardness may be insufficient. When the proportion of hard monomers is too high, the coating is prone to cracking.
Plasticizers and modifiers
Plasticizers (such as dioctyl phthalate) can reduce intermolecular forces and enhance flexibility. For instance, adding 5-10% plasticizer can increase the elongation at break of the coating by more than 50%, but it may reduce its heat resistance and chemical resistance. In addition, the introduction of nano-fillers (such as silica and carbon nanotubes) can enhance flexibility and strength through physical cross-linking.
Curing conditions
The curing temperature and time have a significant influence on flexibility and plasticity. For instance, low-temperature curing (such as 40℃) may lead to incomplete crosslinking, resulting in a coating with good flexibility but insufficient hardness. High-temperature curing (such as 120℃) can accelerate the crosslinking reaction, increase hardness but may reduce flexibility. In addition, the flexibility of the UV-curable coating can be controlled by adjusting the concentration of the photoinitiator and the intensity of the light.
Fourth, the requirements for flexibility and plasticity in application scenarios
Architectural coating
Exterior wall coatings need to have a certain degree of flexibility to resist thermal expansion and contraction caused by temperature changes. For instance, in areas with a large temperature difference between day and night, the coating needs to have an elongation at break of 10-15% to prevent cracking. In addition, plasticity requires that the coating can evenly cover the surface of complex substrates (such as brick walls and stone).
Automobile coating
Components such as car bumpers need to be both flexible and malleable. For example, the coating needs to maintain flexibility within the range of -40℃ to 80℃, and at the same time be able to withstand minor impacts without peeling off. In addition, plasticity requires that the coating can adapt to the injection molding process and form a smooth surface.
3D printing materials
Uv-curable acrylic resin needs to be malleable to achieve printing of complex structures. For instance, the resin needs to cure rapidly under ultraviolet light while maintaining a certain degree of flexibility to prevent breakage during the printing process. In addition, the printed products need to have sufficient strength to withstand the usage load.
Fifth, strategies for enhancing flexibility and plasticity
Molecular design
Flexible segments are introduced through copolymerization or grafting modification. For instance, introducing polyether segments (such as polyethylene glycol methacrylate) into acrylic resin can significantly enhance flexibility while maintaining water resistance.
Composite modification
Blend acrylic resin with elastomers (such as nitrile rubber, polyurethane). For instance, adding 10-20% elastomer can increase the impact strength of the coating by 3-5 times while maintaining transparency.
Post-treatment process
Optimize the coating structure through heat treatment or solvent annealing. For example, heat treatment at 100℃ for 2 hours can release the internal stress of the coating and enhance its flexibility. Solvent annealing can promote the rearrangement of molecular chains and enhance plasticity.
