폴리아스파르틱의 마모 저항 메커니즘

폴리아스파틱의 내마모성은 높은 기계적 스트레스 조건, 특히 산업용 바닥재, 주차장, 물류 창고에서 내구성을 가능하게 하는 주요 장점입니다. 내마모성은 화학적 구조 설계, 물리적 성능 최적화, 기능적 개조를 포함하는 통합적 접근 방식의 결과입니다.

내마모성의 화학 구조 및 분자적 기초

1. 높은 가교 밀도

• 폴리아스파틱은 이소시아네이트와 아스파틱 에스테르 간의 반응을 통해 3차원 가교 네트워크를 형성합니다. 가교 간의 작은 간격(나노미터 규모)은 강한 분자간 힘을 생성하여 마찰로 인한 분자 사슬 파괴에 저항하는 강성 "보강 메쉬"를 형성합니다.
• 가교 밀도 비교: 폴리아스파틱의 가교 밀도는 기존 에폭시 수지보다 3-5배 높으며, 표면 경도(Shore D 70-85)를 현저하게 향상시킵니다.

2. 경질 및 연질 세그먼트의 시너지 효과

• 경질 세그먼트: 이소시아네이트와 아스파틱 에스테르의 반응으로 형성된 카바메이트 세그먼트(-NH-CO-O-)는 강성 구조적 지지력을 제공합니다.
• 연질 세그먼트: 폴리에테르 또는 폴리에스터 세그먼트(예: PTMG)는 탄성을 제공하여 충격 에너지를 흡수하여 취성 마모를 방지합니다.
• 시너지 효과: 경질 세그먼트는 표면 긁힘에 저항하고, 연질 세그먼트는 응력을 분산시켜 피로 마모를 줄입니다.

3. 분자 사슬 배향

경화 과정에서 분자 사슬은 응력 방향을 따라 정렬되어 전단 및 마모 마모에 대한 저항성을 향상시키는 "자가 보강" 구조를 형성합니다.

물리적 특성 및 기능적 개조

1. 높은 경도와 인성의 균형

• 경도: Shore D 70-85 (기존 에폭시 수지: D 60-70), 나일론과 같은 경질 플라스틱과 유사하며 금속 도구 긁힘에 효과적으로 저항합니다.
• 인성: 파단 시 신율 >300%, 충격 시 세라믹 코팅에서 흔히 발생하는 취성 칩핑 방지.

2. 기능성 필러 보강

• 석영 모래(SiO₂): 석영 모래(입자 크기 80-120 메쉬)를 첨가하면 표면 경도가 증가하고 Taber 마모가 20mg 미만으로 감소합니다.
• 탄화 규소(SiC): 나노 크기의 탄화 규소 입자는 가교 네트워크 기공을 채워 마찰 계수(μ <0.4)를 줄입니다.
• 내마모 첨가제: 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이황화 몰리브덴(MoS₂)은 표면 마찰을 줄여 "자가 윤활" 효과를 생성합니다.

3. 표면 밀도

무용제 제형 및 빠른 경화는 다공성이 없는 표면을 생성하여 연마 입자가 박히는 것을 방지하고 가속 마모를 유발합니다.

내마모성에 대한 경험적 데이터

1. Taber 마모 시험(ASTM D4060)

• 폴리아스파틱: CS-10 휠, 1000g 하중, 1000 사이클 후 40mg 미만 마모.
• 에폭시 수지: 동일 조건에서 100mg 이상.
• 콘크리트: 500mg 이상.

2. 모래 마모 시험(ASTM D968)

폴리아스파틱 코팅은 1mm 두께를 관통하는 데 >50L의 모래가 필요하며, 기존 에폭시 코팅의 3배입니다.

3. 실제 현장 검증

• 사례 1: 자동차 제조 작업장 바닥은 3년 후(하루 200회 지게차 통과) 표면 마모 깊이 <0.1mm였습니다.
• 사례 2: 공항 화물 구역 바닥재는 10년 동안 유지 보수가 필요 없었으며, 분진이나 박리 현상이 없었습니다.

기존 재료와의 비교

내마모성 최적화 전략

1. 제형 설계

• 필러 기울기 분포: 하부층에 조대 석영 모래(압축 저항), 상부층에 나노 SiC(내마모성).
• 인성 개질: 엘라스토머(예: PU 프리폴리머)를 도입하여 충격 저항성을 향상시키고 피로 마모를 방지합니다.

2. 적용 공정

• 다층 코팅: 프라이머(베이스 실링) + 중간 코트(석영 보강) + 탑 코트(매끄러운 내마모성 층).
• 표면 처리: Sa2.5 등급(GB 8923-2011)으로 베이스 표면을 샷 블라스팅 또는 연마하여 5MPa 이상의 접착력을 보장합니다.

3. 환경 적응

• 고온 환경: 열 저항성 필러(예: 세라믹 마이크로스피어)를 통합하여 연화 및 가속 마모를 방지합니다.
• 저온 환경: 낮은 유리 전이 온도(Tg)를 가진 폴리에테르 세그먼트를 사용하여 저온에서 인성을 유지합니다.

고장 모드 및 해결책

1. 표면 긁힘

원인: 금속 칩과 같은 경질 입자가 긁힘을 유발합니다.

해결책: 정기적인 청소; PTFE를 첨가하여 마찰을 줄입니다.

2. 피로 마모

원인: 고주파 사이클 하중으로 분자 사슬 파괴가 발생합니다.

해결책: 가교 밀도를 높이거나 자가 수리를 위해 동적 가교 결합(예: Diels-Alder 결합)을 도입합니다.

3. 화학적 부식 마모

원인: 산성 또는 알칼리성 물질이 코팅 표면을 부식시킵니다.

해결책: 불소 수지 첨가하여 내화학성을 향상시킵니다.

폴리아스파틱의 내마모성은 고도로 가교된 네트워크, 시너지 효과를 내는 경질-연질 세그먼트, 기능성 필러 보강의 결과입니다. 최적화된 분자 설계 및 엔지니어링된 개조를 통해 내마모 성능은 기존 재료보다 3-5배 뛰어날 수 있으며, 고마모 시나리오에 이상적입니다. 자가 수리 기술 및 나노 복합 재료의 발전은 미래에 내구성과 적응성을 더욱 향상시킬 것입니다.

Feiyang은 30년 동안 폴리아스파틱 코팅용 원료 생산을 전문으로 해 왔으며 폴리아스파틱 수지, 경화제 및 코팅 제형을 제공할 수 있습니다.

언제든지 문의하십시오: marketing@feiyang.com.cn

제품 목록:

• 폴리아스파틱 수지
• 이소시아네이트 경화제
• 에폭시 경화제
• 특수 화학 물질

Feiyang Protech의 고급 폴리아스파틱 솔루션이 코팅 전략을 어떻게 변화시킬 수 있는지 알아보려면 오늘 기술 팀에 문의하십시오. 기술 팀에 문의하십시오