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
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.
