The Flexibility and Plasticity of Acrylic Solid Surfaces

Analyse der Flexibilität und Plastizität von Acryl -festen Oberflächen

Die Flexibilität und Plastizität der festen Oberfläche von Acrylsäure wird gemeinsam durch die molekulare Struktur des Harzes, des Aushärtungsmechanismus und der äußeren Bedingungen beeinflusst. Die folgende Analyse erfolgt aus drei Dimensionen: Materialeigenschaften, Einflussfaktoren und Anwendungsszenarien:

Erstens die Quellen und Manifestationen der Flexibilität

Molekulare Kettenflexibilität

The flexibility of acrylic resin mainly depends on the structure of the ester group (-COO-) and the alkyl group (-R) in the main chain. For instance, the introduction of long-chain alkyl groups (such as C8-C12) can increase the free volume of the molecular chain, lower the glass transition temperature (Tg), and thereby enhance flexibility. If flexible monomers (such as butyl acrylate) are introduced into the main chain, the coating can withstand 180° bending at room temperature without cracking. However, when the proportion of hard monomers (such as methyl methacrylate) is too high, the brittleness of the coating increases significantly.

The influence of crosslinking density

Die Dosierung von Vernetzungsmitteln (wie Diisozyanaten und Epoxidharzen) wirkt sich direkt auf die Flexibilität aus. Wenn beispielsweise die Vernetzungsdichte zu hoch ist, kann die Beschichtung während des Biegetests aufgrund der Spannungskonzentration brechen. Eine moderate Vernetzung (wie ein Vernetzungsgrad von 30 bis 50%) kann die Härte und Flexibilität ausgleichen, wodurch die Beschichtung eine gewisse Härte aufrechterhalten und gleichzeitig die Wirkung widerstandsfähig ist.

Temperaturabhängigkeit

Die Flexibilität der Acrylbeschichtung nimmt mit dem Temperaturanstieg zu. Zum Beispiel kann die Beschichtung bei -20 ℃ spröde Fraktur aufweisen; Bei 60 ° C kann seine Dehnung bei der Pause um das 2- bis 3 -fache steigen. Diese Eigenschaft erfordert, dass die Formel bei Verwendung in Umgebungen mit niedriger Temperaturen optimiert werden muss (z. B. Hinzufügen von Plastizierern), um die Flexibilität aufrechtzuerhalten.

Zweitens der Realisierungsmechanismus der Plastizität

Thermoplastische Verarbeitung

Incompletely cured acrylic resin can achieve plasticity through thermoplastic processing. For instance, at 120-150℃, the resin can be calendered, blow-molded or injection-molded, and retains its shape after cooling. This characteristic is applicable to the manufacturing of complex-shaped products (such as irregular-shaped decorative parts), but the processing temperature needs to be controlled to avoid thermal degradation.

Solvent-assisted shaping

The viscosity of the resin can be reduced and its plasticity enhanced by adding volatile solvents (such as ethyl acetate). For instance, when the solvent content is 20-30%, the resin can be coated or sprayed into a thin layer, and a dense coating is formed after the solvent evaporates. This method is applicable to large-scale construction (such as the exterior walls of buildings), but it is necessary to pay attention to the influence of the solvent evaporation rate on the flatness of the coating.

Light curing and reversible crosslinking

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

Die Härtungstemperatur und die Zeit haben einen signifikanten Einfluss auf Flexibilität und Plastizität. Beispielsweise kann die Härtung mit niedriger Temperatur (wie 40 ℃) zu einer unvollständigen Vernetzung führen, was zu einer Beschichtung mit guter Flexibilität, aber unzureichender Härte führt. Hochtemperaturhärtung (z. B. 120 ℃) kann die Vernetzungreaktion beschleunigen, die Härte erhöhen, aber die Flexibilität verringern. Darüber hinaus kann die Flexibilität der UV-härtbaren Beschichtung gesteuert werden, indem die Konzentration des Photoinitiators und die Intensität des Lichts angepasst werden.

Viertens die Anforderungen an Flexibilität und Plastizität in Anwendungsszenarien

Architekturbeschichtung

Außenwandbeschichtungen müssen einen gewissen Grad an Flexibilität aufweisen, um die durch Temperaturänderungen verursachte Wärmeausdehnung und Kontraktion zu widerstehen. Zum Beispiel muss die Beschichtung in Gebieten mit einem großen Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht eine Dehnung bei Unterbrechung von 10-15% aufweisen, um ein Risse zu verhindern. Darüber hinaus erfordert Plastizität, dass die Beschichtung die Oberfläche komplexer Substrate (wie Ziegelwände und Stein) gleichmäßig bedecken kann.

Automobilbeschichtung

Komponenten wie Auto -Stoßstangen müssen sowohl flexibel als auch formbar sein. Beispielsweise muss die Beschichtung die Flexibilität im Bereich von -40 bis 80 ° C aufrechterhalten und gleichzeitig geringfügigen Auswirkungen standhalten, ohne sich abzuwehren. Darüber hinaus erfordert Plastizität, dass sich die Beschichtung an den Injektionsformprozess anpassen und eine glatte Oberfläche bilden kann.

3D -Druckmaterialien

UV-harmable Acrylharz muss formbar sein, um komplexe Strukturen zu drucken. Zum Beispiel muss das Harz bei ultraviolettem Licht schnell heilen und gleichzeitig ein gewisses Maß an Flexibilität beibehalten, um Bruch während des Druckprozesses zu verhindern. Darüber hinaus müssen die gedruckten Produkte eine ausreichende Kraft haben, um der Nutzungsbelastung standzuhalten.

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.