ความยืดหยุ่นและความเป็นพลาสติกของพื้นผิวที่เป็นของแข็งอะคริลิค

การวิเคราะห์ความยืดหยุ่นและความเป็นพลาสติกของพื้นผิวของแข็งอะคริลิค

ความยืดหยุ่นและความเป็นพลาสติกของพื้นผิวที่เป็นของแข็งของกรดอะคริลิกได้รับอิทธิพลร่วมกันจากโครงสร้างโมเลกุลของเรซินกลไกการบ่มและสภาวะภายนอก การวิเคราะห์ต่อไปนี้ดำเนินการจากสามมิติ: คุณสมบัติของวัสดุปัจจัยที่มีอิทธิพลและสถานการณ์การใช้งาน:

ก่อนอื่นแหล่งที่มาและอาการของความยืดหยุ่น

ความยืดหยุ่นของห่วงโซ่โมเลกุล

ความยืดหยุ่นของอะคริลิคเรซินส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของกลุ่มเอสเตอร์ (-COO-) และกลุ่มอัลคิล (-R) ในห่วงโซ่หลัก ตัวอย่างเช่นการแนะนำกลุ่มอัลคิลสายยาว (เช่น C8-C12) สามารถเพิ่มปริมาตรอิสระของโซ่โมเลกุลลดอุณหภูมิการเปลี่ยนแก้ว (TG) และช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น หากมีการแนะนำโมโนเมอร์ที่ยืดหยุ่น (เช่นบิวทิลอะคริเลต) ลงในห่วงโซ่หลักการเคลือบสามารถทนได้ 180 °การดัดงอที่อุณหภูมิห้องโดยไม่แตก อย่างไรก็ตามเมื่อสัดส่วนของโมโนเมอร์แข็ง (เช่นเมธิลเมทาคริเลต) สูงเกินไปความเปราะบางของการเคลือบจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

อิทธิพลของความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง

ปริมาณของสารเชื่อมขวาง (เช่น diisocyanates และอีพอกซีเรซิน) ส่งผลโดยตรงต่อความยืดหยุ่น ตัวอย่างเช่นเมื่อความหนาแน่นของการเชื่อมขวางสูงเกินไปการเคลือบอาจแตกอาจแตกเนื่องจากความเข้มข้นของความเครียดในระหว่างการทดสอบการดัด การเชื่อมขวางปานกลาง (เช่นระดับการเชื่อมขวาง 30-50%) สามารถสร้างสมดุลระหว่างความแข็งและความยืดหยุ่นทำให้การเคลือบสามารถรักษาความแข็งบางอย่างในขณะที่มีความต้านทานต่อแรงกระแทก

การพึ่งพาอุณหภูมิ

ความยืดหยุ่นของการเคลือบอะคริลิคเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นที่ -20 ℃การเคลือบอาจแสดงการแตกหักเปราะ ที่ 60 ℃การยืดตัวของการหยุดพักสามารถเพิ่มขึ้น 2 ถึง 3 ครั้ง ลักษณะนี้ต้องการว่าเมื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำสูตรจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม (เช่นการเพิ่มพลาสติก) เพื่อรักษาความยืดหยุ่น

ประการที่สองกลไกการรับรู้ของพลาสติก

การประมวลผลเทอร์โมพลาสติก

อะคริลิคเรซินที่หายขาดสามารถบรรลุความเป็นพลาสติกผ่านการประมวลผลเทอร์โมพลาสติก ตัวอย่างเช่นที่ 120-150 ℃เรซินสามารถทำปฏิทิน, ระเบิด-โมลดอลหรือฉีดยาและรักษารูปร่างของมันหลังจากการระบายความร้อน คุณลักษณะนี้ใช้กับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างซับซ้อน (เช่นชิ้นส่วนตกแต่งที่มีรูปร่างผิดปกติ) แต่ต้องมีการควบคุมอุณหภูมิการประมวลผลเพื่อหลีกเลี่ยงการย่อยสลายด้วยความร้อน

รูปร่างที่ช่วยตัวทำละลาย

ความหนืดของเรซินสามารถลดลงและเพิ่มความเป็นพลาสติกโดยการเพิ่มตัวทำละลายระเหย (เช่นเอทิลอะซิเตท) ตัวอย่างเช่นเมื่อเนื้อหาของตัวทำละลายเป็น 20-30%เรซินสามารถเคลือบหรือพ่นลงในชั้นบาง ๆ และการเคลือบหนาแน่นจะเกิดขึ้นหลังจากตัวทำละลายระเหย วิธีนี้ใช้กับการก่อสร้างขนาดใหญ่ (เช่นผนังด้านนอกของอาคาร) แต่จำเป็นต้องให้ความสนใจกับอิทธิพลของอัตราการระเหยของตัวทำละลายต่อความเรียบของการเคลือบ

การบ่มแสงและการเชื่อมขวางแบบย้อนกลับได้

เรซินอะคริลิคบางตัวสามารถถ่ายภาพได้โดย photoinitiators ในขณะที่พันธะเชื่อมโยงข้ามที่ย้อนกลับได้ (เช่นพันธะซัลไฟด์และพันธะไฮโดรเจน) ได้รับการแนะนำเพื่อเพิ่มความเป็นพลาสติก ตัวอย่างเช่นภายใต้การฉายรังสีรังสีอัลตราไวโอเลตเรซิ่นสามารถรักษาและเกิดขึ้นได้ภายในไม่กี่วินาที ภายใต้อิทธิพลของการให้ความร้อนหรือตัวทำละลายเฉพาะพันธะเชื่อมขวางสามารถแตกหักได้บรรลุการสร้างรูปร่างรอง คุณสมบัตินี้ใช้กับสถานการณ์ที่ต้องใช้การประมวลผลซ้ำ ๆ (เช่นการพิมพ์ 3 มิติ)

ประการที่สามปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อความยืดหยุ่นและความเป็นพลาสติก

องค์ประกอบของโมโนเมอร์เรซิ่น

อัตราส่วนของโมโนเมอร์อ่อน (เช่น ethyl acrylate และ isooctyl acrylate) ต่อโมโนเมอร์แข็ง (เช่น methyl methacrylate และสไตรีน) ส่งผลโดยตรงต่อความยืดหยุ่น ตัวอย่างเช่นเมื่อสัดส่วนของโมโนเมอร์อ่อนเกิน 60%ความยืดหยุ่นของการเคลือบจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่ความแข็งอาจไม่เพียงพอ เมื่อสัดส่วนของโมโนเมอร์แข็งเกินไปการเคลือบจะมีแนวโน้มที่จะแตก

พลาสติกและตัวดัดแปลง

พลาสติก (เช่น dioctyl phthalate) สามารถลดแรงระหว่างโมเลกุลและเพิ่มความยืดหยุ่น ตัวอย่างเช่นการเพิ่มพลาสติไซเซอร์ 5-10% สามารถเพิ่มการยืดตัวเมื่อหยุดการเคลือบมากกว่า 50% แต่อาจลดความต้านทานความร้อนและความต้านทานทางเคมี นอกจากนี้การแนะนำของผู้เติมนาโน (เช่นซิลิกาและท่อนาโนคาร์บอน) สามารถเพิ่มความยืดหยุ่นและความแข็งแรงผ่านการเชื่อมโยงข้ามทางกายภาพ

เงื่อนไขการบ่ม

อุณหภูมิและเวลาการบ่มมีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่อความยืดหยุ่นและความเป็นพลาสติก ตัวอย่างเช่นการบ่มอุณหภูมิต่ำ (เช่น 40 ℃) อาจนำไปสู่การเชื่อมขวางที่ไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดการเคลือบที่มีความยืดหยุ่นที่ดี แต่ความแข็งไม่เพียงพอ การบ่มอุณหภูมิสูง (เช่น 120 ℃) ​​สามารถเร่งปฏิกิริยาการเชื่อมขวางเพิ่มความแข็ง แต่อาจลดความยืดหยุ่น นอกจากนี้ความยืดหยุ่นของการเคลือบด้วยรังสี UV สามารถควบคุมได้โดยการปรับความเข้มข้นของ photoinitiator และความเข้มของแสง

ประการที่สี่ข้อกำหนดสำหรับความยืดหยุ่นและพลาสติกในสถานการณ์การใช้งาน

การเคลือบสถาปัตยกรรม

การเคลือบผนังด้านนอกจำเป็นต้องมีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่งเพื่อต้านทานการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่นในพื้นที่ที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิขนาดใหญ่ระหว่างกลางวันและกลางคืนการเคลือบจะต้องมีการยืดตัวเมื่อหยุดพัก 10-15% เพื่อป้องกันการแตกร้าว นอกจากนี้พลาสติกต้องการให้การเคลือบสามารถครอบคลุมพื้นผิวของพื้นผิวที่ซับซ้อนได้อย่างสม่ำเสมอ (เช่นผนังอิฐและหิน)

การเคลือบรถยนต์

ส่วนประกอบต่าง ๆ เช่นกันชนรถยนต์จำเป็นต้องมีความยืดหยุ่นและอ่อนหวาน ตัวอย่างเช่นการเคลือบจะต้องรักษาความยืดหยุ่นภายในช่วง -40 ℃ถึง 80 ℃และในขณะเดียวกันก็สามารถทนต่อผลกระทบเล็กน้อยโดยไม่ต้องลอกออก นอกจากนี้พลาสติกต้องการให้การเคลือบสามารถปรับให้เข้ากับกระบวนการฉีดขึ้นรูปและสร้างพื้นผิวที่เรียบ

วัสดุพิมพ์ 3 มิติ

อะคริลิคเรซินที่มีความทนทานของ UV ต้องมีความอ่อนไหวเพื่อให้ได้การพิมพ์โครงสร้างที่ซับซ้อน ตัวอย่างเช่นเรซินจำเป็นต้องรักษาอย่างรวดเร็วภายใต้แสงอัลตราไวโอเลตในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่นในระดับหนึ่งเพื่อป้องกันการแตกในระหว่างกระบวนการพิมพ์ นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์ที่พิมพ์ออกมาจำเป็นต้องมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะทนต่อภาระการใช้งาน

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.