בשנת 2025, תעשיית הציפויים מאיצה לעבר מטרות כפולות של "טרנספורמציה ירוקה" ו"שדרוג ביצועים". בתחומי ציפוי יוקרתיים כמו רכב ותחבורה ציבורית, ציפויים על בסיס מים התפתחו מ"אפשרויות חלופיות" ל"בחירות מיינסטרים" הודות לפליטות הנמוכות של VOC, בטיחותם וחוסר הרעילות שלהם. עם זאת, כדי לעמוד בדרישות של תרחישי יישום קשים (למשל, לחות גבוהה וקורוזיה חזקה) ובדרישות הגבוהות יותר של המשתמשים לעמידות ופונקציונליות של הציפוי, פריצות דרך טכנולוגיות בציפויי פוליאוריטן על בסיס מים (WPU) ממשיכות בקצב מהיר. בשנת 2025, חידושים בתעשייה באופטימיזציה של נוסחאות, שינוי כימי ועיצוב פונקציונלי הזריקו חיוניות חדשה למגזר זה.
העמקת המערכת הבסיסית: מ"כוונון יחס" ל"איזון ביצועים"
כ"מוביל הביצועים" בין ציפויי הציפוי המים הנוכחיים, פוליאוריטן דו-רכיבי על בסיס מים (WB 2K-PUR) ניצב בפני אתגר מרכזי: איזון היחס והביצועים של מערכות פוליאול. השנה, צוותי מחקר ערכו מחקר מעמיק של ההשפעות הסינרגטיות של פוליאתר פוליאול (PTMEG) ופוליאסטר פוליאול (P1012).
באופן מסורתי, פוליאול פוליאסטר משפר את החוזק המכני והצפיפות של הציפוי עקב קשרי מימן בין-מולקולריים צפופים, אך תוספת מוגזמת מפחיתה את עמידות המים עקב ההידרופיליות החזקה של קבוצות האסטר. ניסויים אישרו שכאשר P1012 מהווה 40% (גרם/גרם) ממערכת הפוליאול, מושג "איזון זהוב": קשרי מימן מגבירים את צפיפות הקשר הפיזיקלי ללא הידרופיליות מוגזמת, ובכך מייעלים את הביצועים המקיפים של הציפוי - כולל עמידות בפני ריסוס מלח, עמידות למים וחוזק מתיחה. מסקנה זו מספקת הנחיות ברורות לתכנון הנוסחה הבסיסית של WB 2K-PUR, במיוחד עבור תרחישים כמו שלדות רכב וחלקי מתכת של רכבות הדורשים גם ביצועים מכניים וגם עמידות בפני קורוזיה.
"שילוב של קשיחות וגמישות": שינוי כימי פותח גבולות פונקציונליים חדשים
בעוד שאופטימיזציה של יחס בסיסי היא "התאמה עדינה", שינוי כימי מייצג "קפיצת מדרגה איכותית" עבור פוליאוריטן על בסיס מים. שני מסלולי שינוי בלטו השנה:
נתיב 1: שיפור סינרגטי עם נגזרות של פוליסילוקסן וטרפן
השילוב של פוליסילוקסן PMMS (אנרגיית פני שטח נמוכה) ונגזרות טרפן הידרופוביות מעניק ל-WPU תכונות כפולות של "סופר-הידרופוביות + קשיחות גבוהה". חוקרים הכינו פוליסילוקסן בעל סיומת הידרוקסיל (PMMS) באמצעות 3-מרקפטופרופילמתיל-דימתוקסי-סילאן ואוקטאמתילציקלוטטרסילוקסאן, ולאחר מכן הורכבו איזובורניל אקרילט (נגזרת של קמפן שמקורו בביומסה) על שרשראות צד של PMMS באמצעות תגובת קליק של תיול-אן המופעלת על ידי קרינת UV ליצירת פוליסילוקסן מבוסס טרפן (PMMS-I).
ה-WPU שעבר שינוי הראה שיפורים ניכרים: זווית המגע הסטטית עם המים זינקה מ-70.7° ל-101.2° (מתקרבת לסופר-הידרופוביות דמוית עלה לוטוס), ספיגת המים ירדה מ-16.0% ל-6.9%, וחוזק המתיחה עלה מ-4.70MPa ל-8.82MPa הודות למבנה טבעת הטרפן הנוקשה. ניתוח תרמוגרווימטרי גילה גם יציבות תרמית משופרת. טכנולוגיה זו מציעה פתרון משולב "מונע עכירות ועמידות בפני מזג אוויר" לחלקים חיצוניים של תחבורה ציבורית כגון לוחות גג וחצאיות צד.
נתיב 2: קישור צולב של פוליאמין מאפשר טכנולוגיית "ריפוי עצמי"
ריפוי עצמי צץ כטכנולוגיה פופולרית בציפויים, והמחקר של השנה שילב אותו עם הביצועים המכניים של WPU כדי להשיג פריצות דרך כפולות ב"ביצועים גבוהים + יכולת ריפוי עצמי". WPU מצולב שהוכן עם פוליבוטילן גליקול (PTMG), איזופורון דיאיזוציאנט (IPDI) ופוליאמין (PEI) כחומר מקשר הציג תכונות מכניות מרשימות: חוזק מתיחה של 17.12MPa והתארכות בשבירה של 512.25% (קרוב לגמישות גומי).
חשוב לציין, הוא משיג ריפוי עצמי מלא תוך 24 שעות ב-30°C - חוזק מתיחה של 3.26MPa והתארכות של 450.94% לאחר תיקון. זה הופך אותו למתאים מאוד לחלקים מועדים לשריטות כמו פגושים של רכבים ופנים רכבות, מה שמפחית משמעותית את עלויות התחזוקה.
"בקרה חכמה בקנה מידה ננומטרי": "מהפכה על פני השטח" עבור ציפויים נגד עכירות
עמידות בפני גרפיטי וקלות ניקוי הן דרישות מרכזיות לציפויים יוקרתיים. השנה, ציפוי עמיד בפני לכלוך (NP-GLIDE) המבוסס על "ננו-בריכות PDMS דמויי נוזל" משך תשומת לב. העיקרון המרכזי שלו כולל השתלת שרשראות צד של פולידימתיל סילוקסאן (PDMS) על גבי עמוד שדרה של פוליאול הניתן לפיזור במים באמצעות הקופולימר ההשתל polyol-g-PDMS, ויוצר "ננו-בריכות" בקוטר קטן מ-30 ננומטר.
העשרת PDMS בננו-בריכות אלו מעניקה לציפוי משטח "דמוי נוזל" - כל נוזלי הבדיקה עם מתח פנים מעל 23mN/m (למשל, כתמי קפה, שמן) מחליקים מבלי להשאיר סימנים. למרות קשיות של 3H (קרוב לזכוכית רגילה), הציפוי שומר על ביצועים מצוינים נגד עכירות.
בנוסף, הוצעה אסטרטגיה נגד גרפיטי המבוססת על "מחסום פיזי + ניקוי עדין": הכנסת טרימר IPDI לפוליאיזוציאנט מבוסס HDT כדי לשפר את צפיפות הסרט ולמנוע חדירת גרפיטי, תוך שליטה בנדידת מקטעי סיליקון/פלואור כדי להבטיח אנרגיית פני שטח נמוכה לאורך זמן. בשילוב עם DMA (ניתוח מכני דינמי) לבקרת צפיפות קשרים צולבים מדויקת ו-XPS (ספקטרוסקופיית פוטואלקטרונים של קרני רנטגן) לאפיון נדידת ממשק, טכנולוגיה זו מוכנה לתיעוש וצפויה להפוך לנקודת ייחוס חדשה למניעת עכירות בצבע רכב ובמעטפות מוצרים תלת-ממדי.
מַסְקָנָה
בשנת 2025, טכנולוגיית ציפוי WPU עוברת מ"שיפור ביצועים יחידים" ל"שילוב רב-תכליתי". בין אם באמצעות אופטימיזציה בסיסית של נוסחאות, פריצות דרך בשינוי כימי או חידושים בתכנון פונקציונלי, ההיגיון המרכזי סובב סביב סינרגיה בין "ידידותיות לסביבה" ו"ביצועים גבוהים". עבור תעשיות כמו רכב ותחבורה רכבתית, התקדמות טכנולוגית זו לא רק מאריכה את חיי הציפוי ומפחיתה את עלויות התחזוקה, אלא גם מניעה שדרוגים כפולים ב"ייצור ירוק" וב"חוויית משתמש מתקדמת".
זמן פרסום: 14 בנובמבר 2025