Análisis de la flexibilidad y plasticidad de las superficies sólidas acrílicas
La flexibilidad y la plasticidad de la superficie sólida del ácido acrílico están influenciados conjuntamente por la estructura molecular de la resina, el mecanismo de curado y las condiciones externas. El siguiente análisis se realiza a partir de tres dimensiones: propiedades del material, factores de influencia y escenarios de aplicación:
Primero, las fuentes y manifestaciones de flexibilidad
Flexibilidad de la cadena molecular
La flexibilidad de la resina acrílica depende principalmente de la estructura del grupo éster (-COO-) y del grupo alquilo (-R) en la cadena principal. Por ejemplo, la introducción de grupos alquilo de cadena larga (como C8-C12) puede aumentar el volumen libre de la cadena molecular, reducir la temperatura de transición de vidrio (TG) y, por lo tanto, mejorar la flexibilidad. Si se introducen monómeros flexibles (como el acrilato de butilo) en la cadena principal, el recubrimiento puede soportar doblarse a 180 ° a temperatura ambiente sin agrietarse. Sin embargo, cuando la proporción de monómeros duros (como el metacrilato de metilo) es demasiado alta, la fragilidad del recubrimiento aumenta significativamente.
La influencia de la densidad de reticulación
La dosis de agentes de reticulación (como diisocianatos y resinas epoxi) afecta directamente la flexibilidad. Por ejemplo, cuando la densidad de reticulación es demasiado alta, el recubrimiento puede romperse debido a la concentración de estrés durante la prueba de flexión. La reticulación moderada (como un grado de reticulación de 30-50%) puede equilibrar la dureza y la flexibilidad, lo que permite que el recubrimiento mantenga una cierta dureza mientras tiene resistencia al impacto.
Dependencia de la temperatura
La flexibilidad del recubrimiento acrílico aumenta con el aumento de la temperatura. Por ejemplo, a -20 ℃, el recubrimiento puede exhibir fractura frágil; A los 60 ℃, su alargamiento en el descanso puede aumentar en 2 a 3 veces. Esta característica requiere que cuando se use en entornos de baja temperatura, la fórmula debe optimizarse (como agregar plastificantes) para mantener la flexibilidad.
Segundo, el mecanismo de realización de la plasticidad
Procesamiento termoplástico
La resina acrílica curada incompletamente puede lograr la plasticidad a través del procesamiento termoplástico. Por ejemplo, a 120-150 ℃, la resina se puede calender, moldear o moldear la inyección, y conserva su forma después del enfriamiento. Esta característica es aplicable a la fabricación de productos de forma compleja (como piezas decorativas de forma irregular), pero la temperatura de procesamiento debe controlarse para evitar la degradación térmica.
Formación asistida por el solvente
La viscosidad de la resina puede reducirse y su plasticidad mejorada al agregar solventes volátiles (como el acetato de etilo). Por ejemplo, cuando el contenido de solvente es del 20-30%, la resina se puede recubrir o rociar en una capa delgada, y se forma un recubrimiento denso después de que el solvente se evapora. Este método es aplicable a la construcción a gran escala (como las paredes exteriores de los edificios), pero es necesario prestar atención a la influencia de la tasa de evaporación del solvente en la planitud del recubrimiento.
Curado de luz y reticulación reversible
Photoiniciators puede fotocurarse, mientras que se introducen los enlaces de reticulación reversibles (como enlaces disulfuro y enlaces de hidrógeno) para mejorar la plasticidad. Por ejemplo, bajo irradiación de luz ultravioleta, la resina se puede curar y formar en segundos. Bajo la influencia de calefacción o solventes específicos, los enlaces de reticulación pueden romperse, logrando la configuración secundaria. Esta característica es aplicable a escenarios que requieren un procesamiento repetitivo (como la impresión 3D).
Tercero, los factores clave que influyen en la flexibilidad y la plasticidad
Composición de monómeros de resina
La relación de monómeros blandos (como el acrilato de etilo y el acrilato de isooctil) con monómeros duros (como metacrilato de metilo y estireno) afecta directamente la flexibilidad. Por ejemplo, cuando la proporción de monómeros blandos excede el 60%, la flexibilidad del recubrimiento mejora significativamente, pero la dureza puede ser insuficiente. Cuando la proporción de monómeros duros es demasiado alta, el recubrimiento es propenso a agrietarse.
Plastificantes y modificadores
Los plastificantes (como el dioctil ftalato) pueden reducir las fuerzas intermoleculares y mejorar la flexibilidad. Por ejemplo, agregar plastificante 5-10% puede aumentar el alargamiento al descanso del recubrimiento en más del 50%, pero puede reducir su resistencia al calor y resistencia química. Además, la introducción de nano-llenadores (como nanotubos de sílice y carbono) puede mejorar la flexibilidad y la resistencia a través de la reticulación física.
Condiciones de curado
La temperatura y el tiempo de curado tienen una influencia significativa en la flexibilidad y la plasticidad. Por ejemplo, el curado a baja temperatura (como 40 ℃) puede conducir a reticulación incompleta, lo que resulta en un recubrimiento con buena flexibilidad pero dureza insuficiente. El curado a alta temperatura (como 120 ℃) puede acelerar la reacción de reticulación, aumentar la dureza pero puede reducir la flexibilidad. Además, la flexibilidad del recubrimiento curable UV se puede controlar ajustando la concentración del fotoiniciador y la intensidad de la luz.
Cuarto, los requisitos de flexibilidad y plasticidad en escenarios de aplicación
Revestimiento arquitectónico
Los recubrimientos de pared exteriores deben tener un cierto grado de flexibilidad para resistir la expansión térmica y la contracción causadas por los cambios de temperatura. Por ejemplo, en áreas con una gran diferencia de temperatura entre el día y la noche, el recubrimiento debe tener un alargamiento en un descanso del 10-15% para evitar el agrietamiento. Además, la plasticidad requiere que el recubrimiento pueda cubrir uniformemente la superficie de los sustratos complejos (como paredes de ladrillo y piedra).
Revestimiento
Los componentes como los parachoques de automóviles deben ser flexibles y maleables. Por ejemplo, el recubrimiento debe mantener la flexibilidad dentro del rango de -40 ℃ a 80 ℃, y al mismo tiempo poder resistir los impactos menores sin despegarse. Además, la plasticidad requiere que el recubrimiento pueda adaptarse al proceso de moldeo por inyección y formar una superficie lisa.
Materiales de impresión 3D
La resina acrílica curable UV debe ser maleable para lograr la impresión de estructuras complejas. Por ejemplo, la resina necesita curar rápidamente bajo la luz ultravioleta mientras mantiene un cierto grado de flexibilidad para evitar la rotura durante el proceso de impresión. Además, los productos impresos deben tener suficiente fuerza para soportar la carga de uso.
Quinto, estrategias para mejorar la flexibilidad y la plasticidad
Diseño molecular
Se introducen segmentos flexibles a través de la copolimerización o la modificación del injerto. Por ejemplo, la introducción de segmentos de poliéter (como el metacrilato de polietilenglicol) en la resina acrílica puede mejorar significativamente la flexibilidad mientras se mantiene la resistencia al agua.
Modificación compuesta
Mezcle la resina acrílica con elastómeros (como el caucho de nitrilo, el poliuretano). Por ejemplo, agregar el asastómero del 10-20% puede aumentar la fuerza de impacto del recubrimiento en 3-5 veces mientras se mantiene la transparencia.
Proceso posterior al tratamiento
Optimizar la estructura de recubrimiento a través del tratamiento térmico o el recocido de solvente. Por ejemplo, el tratamiento térmico a 100 ℃ durante 2 horas puede liberar el estrés interno del recubrimiento y mejorar su flexibilidad. El recocido disolvente puede promover la reorganización de las cadenas moleculares y mejorar la plasticidad.
