การพัฒนาโพลีแอสปาร์ติกเป็นวิวัฒนาการที่เป็นตัวแทนของวัสดุประสิทธิภาพสูง ความก้าวหน้าของมันมุ่งเน้นไปที่การแก้ไขข้อบกพร่องของโพลียูเรียแบบดั้งเดิมอย่างต่อเนื่อง—โดยหลักคือเวลาเจลที่สั้นมาก ความไวต่ออุณหภูมิและความชื้นสูง และข้อกำหนดด้านอุปกรณ์ที่เข้มงวด—ในขณะที่แสวงหาประสิทธิภาพที่ครอบคลุมที่เหนือกว่าและความสะดวกในการก่อสร้าง
ระยะที่ 1: เทคโนโลยีเบื้องต้นและการตรวจสอบแนวคิด (ปลายทศวรรษ 1980 – ต้นทศวรรษ 1990)
1. ความสมบูรณ์และข้อจำกัดของโพลียูเรียแบบดั้งเดิม
โพลียูเรียอะโรมาติกแบบดั้งเดิม ซึ่งพัฒนาและจำหน่ายในเชิงพาณิชย์โดย Texaco (ต่อมาถูกซื้อโดย Huntsman) ในทศวรรษ 1980 มีความเร็วในการทำปฏิกิริยาที่รวดเร็วมาก (เวลาเจลวัดเป็นวินาที) คุณสมบัติทางกายภาพที่ยอดเยี่ยม (ความยืดหยุ่น ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน กันน้ำ) และความเสถียรทางความร้อนที่ดี
อย่างไรก็ตาม เวลาเจลที่สั้นมาก (โดยทั่วไปภายในไม่กี่วินาทีถึงหลายสิบวินาที) ต้องการอุปกรณ์ผสมแบบกระแทกที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง และผู้ปฏิบัติงานที่มีทักษะสูง ทำให้การใช้งานหรือการซ่อมแซมในพื้นที่ขนาดใหญ่และซับซ้อนเป็นไปได้ยาก นอกจากนี้ โพลียูเรียอะโรมาติกยังเกิดการเหลืองได้ง่าย จำกัดการใช้งานในแอปพลิเคชันที่ต้องการความทนทานต่อสภาพอากาศสูง
2. การค้นหาแนวทางแก้ไข: การชะลอการเกิดปฏิกิริยา
เพื่อเอาชนะปัญหาปฏิกิริยาที่รวดเร็ว นักเคมีเริ่มสำรวจวิธีการ “ควบคุม” ปฏิกิริยาที่รุนแรงระหว่างเอมีนและไอโซไซยาเนต
การค้นพบครั้งสำคัญ: การประดิษฐ์โพลีแอสปาร์ติกเอสเทอร์
แนวคิดหลัก: ป้องกันเอมีนปฐมภูมิที่มีปฏิกิริยาสูง (-NH₂) ผ่านปฏิกิริยาการเติมไมเคิลเพื่อเปลี่ยนให้เป็นเอมีนทุติยภูมิที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่า
แนวทางทางเทคนิค: เอมีนปฐมภูมิอะลิฟาติกเฉพาะ (เช่น ไซโคลอะลิฟาติกเอมีน) ทำปฏิกิริยากับมาเลเอตหรือฟูมาเรตเอสเทอร์เพื่อสร้างเรซินชนิดใหม่ที่สิ้นสุดด้วยเอมีนทุติยภูมิ—นี่คือโพลีแอสปาร์ติกเอสเทอร์
ผู้บุกเบิกเทคโนโลยี: นักวิทยาศาสตร์ที่ Bayer (ปัจจุบันคือ Covestro) ประสบความสำเร็จในการค้นพบนี้เมื่อประมาณปี 1990 และยื่นจดสิทธิบัตรพื้นฐาน ด้วยการเลือกโครงสร้างเอมีนปฐมภูมิที่แตกต่างกัน (R1, R2) และปรับน้ำหนักโมเลกุล พวกเขาสามารถควบคุมการกีดขวางเชิงพื้นที่และผลกระทบทางอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างแม่นยำ ลดอัตราการเกิดปฏิกิริยากับไอโซไซยาเนตอย่างมาก (โดยเฉพาะอย่างยิ่งอะลิฟาติก HDI ไทรเมอร์)
ระยะที่ 2: การค้าและการเพิ่มประสิทธิภาพด้านประสิทธิภาพ (กลางทศวรรษ 1990 – ต้นทศวรรษ 2000)
1. Bayer เป็นผู้นำด้านการค้า
จากสิทธิบัตรการสังเคราะห์โพลีแอสปาร์ติกเอสเทอร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ Bayer ได้เปิดตัวเรซินโพลีแอสปาร์ติกเอสเทอร์เชิงพาณิชย์รุ่นแรก (เช่น Desmophen NH 1420) เมื่อประมาณปี 1995 จับคู่กับโพลีไอโซไซยาเนตอะลิฟาติกของตัวเอง (เช่น Desmodur N series) ซึ่งก่อตัวเป็นระบบโพลีแอสปาร์ติกเริ่มต้น
ข้อได้เปรียบหลัก:
- อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ: ขยายจากไม่กี่วินาที (ในโพลียูเรียแบบดั้งเดิม) เป็นหลายนาทีหรือหลายสิบนาที (ปรับได้) ทำให้สามารถใช้ลูกกลิ้งหรือไม้กวาดได้ และลดการพึ่งพาอุปกรณ์พ่นแบบพิเศษ
- VOC ต่ำ / ของแข็งสูง: เข้ากันได้กับสูตรที่มีของแข็งสูงหรือปราศจากตัวทำละลาย ซึ่งเป็นไปตามข้อบังคับด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น
- ทนทานต่อสภาพอากาศได้ดีเยี่ยม: ระบบอะลิฟาติกแก้ไขปัญหาการเหลือง ทำให้มีความมันวาวและการคงสีที่โดดเด่น
- คุณสมบัติทางกายภาพที่แข็งแกร่ง: รักษาความยืดหยุ่นสูง ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อสารเคมี และการยึดเกาะของโพลียูเรีย
- ลดความไวต่ออุณหภูมิและความชื้น: ได้รับผลกระทบน้อยกว่าจากความชื้นในสิ่งแวดล้อมเมื่อเทียบกับโพลียูเรียแบบดั้งเดิม
2. การพัฒนาแอปพลิเคชันในช่วงแรก
แอปพลิเคชันในช่วงแรกส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่พื้นที่ที่ต้องการความทนทานต่อสภาพอากาศสูงและการตกแต่งที่สวยงาม เช่น ท็อปโค้ทสำหรับพื้นอุตสาหกรรมประสิทธิภาพสูง (แทนที่ท็อปโค้ทโพลียูรีเทนที่เกิดการเหลืองได้ง่าย) และท็อปโค้ทป้องกันการกัดกร่อนโครงสร้างเหล็ก
วัสดุนี้ยังได้รับการทดสอบในสภาพแวดล้อมที่รวดเร็ว (เช่น ลานจอดรถและโรงงาน) เนื่องจากมีการบ่มที่ค่อนข้างเร็ว (แห้งบนพื้นผิวในเวลาไม่กี่สิบนาทีถึงสองสามชั่วโมง บ่มเต็มที่ภายในไม่กี่ชั่วโมงถึงหนึ่งวัน)
ระยะที่ 3: การขยายประสิทธิภาพและการเติบโตของตลาด (กลางทศวรรษ 2000 – 2010)
1. การทำซ้ำเรซินและสูตรอย่างต่อเนื่อง
Bayer/Covestro: เปิดตัวเรซินโพลีแอสปาร์ติกรุ่นใหม่ (เช่น Desmophen NH 15xx, 16xx series) อย่างต่อเนื่อง ปรับปรุงเพิ่มเติมผ่านการออกแบบโมเลกุล:
- อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นในขณะที่ยังคงบ่มเร็ว
- ความยืดหยุ่นและความแข็งที่สมดุล
- ปรับระดับให้ดีขึ้นและลดความหนืด (เพื่อการใช้งานที่ง่ายขึ้นและมีปริมาณของแข็งสูงขึ้น)
- เพิ่มความทนทานต่อสารเคมีและความร้อน
คู่แข่งปรากฏตัว:
- BASF: เปิดตัวเรซินโพลีแอสปาร์ติกของตัวเอง (Laromer series) เมื่อประมาณปี 2003 กลายเป็นคู่แข่งรายใหญ่ของ Covestro
- Huntsman: ใช้ประโยชน์จากประสบการณ์เชิงลึกในด้านเคมีโพลียูเรียและไอโซไซยาเนตเพื่อเปิดตัวผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง (เช่น Jeffamine polyether amines สำหรับการปรับเปลี่ยนและไอโซไซยาเนตที่เข้ากันได้)
- Feiyang Protech: ในฐานะบริษัทโพลีแอสปาร์ติกชั้นนำในประเทศจีน Feiyang Protech ได้ลงทุนอย่างมากในการวิจัยและพัฒนาในช่วงต้นปี 2000 และเปิดตัวเรซินโพลีแอสปาร์ติกและไอโซไซยาเนตอะลิฟาติกที่แข่งขันได้ในทันที ทำลายการผูกขาดของต่างประเทศและได้รับส่วนแบ่งการตลาดอย่างรวดเร็วผ่านข้อได้เปรียบในการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น
2. การขยายแอปพลิเคชันอย่างมีนัยสำคัญ
- พลังงานลม: กลายเป็นสารเคลือบหลักสำหรับใบพัดกังหันลมเนื่องจากความทนทานต่อสภาพอากาศที่เหนือกว่า ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดเซาะจากลม และการบ่มที่รวดเร็วเพื่อตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพการผลิต
- พื้น: ขยายจากท็อปโค้ทระดับไฮเอนด์ไปจนถึงมิดโค้ทและไพรเมอร์ พัฒนาโซลูชันแบบเต็มระบบที่มีความแข็ง ความยืดหยุ่น และสีที่แตกต่างกัน ใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรม พื้นที่เชิงพาณิชย์ โรงพยาบาล และโรงเรียน
- โครงสร้างพื้นฐานและการป้องกันการกัดกร่อน: เพิ่มการใช้งานในการป้องกันการกัดกร่อนสำหรับสะพาน ท่อส่ง ถังเก็บน้ำ สิ่งอำนวยความสะดวกท่าเรือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ต้องการการใช้งานและการบำรุงรักษาที่รวดเร็ว
- การขนส่ง: ใช้สำหรับสารเคลือบป้องกันบนแชสซีรถบรรทุก ตู้คอนเทนเนอร์ ส่วนประกอบรถไฟ
- สาขาใหม่: สำรวจการใช้งานในสารเคลือบทางทะเล สิ่งอำนวยความสะดวกด้านกีฬา การตกแต่งสร้างสรรค์ และอื่นๆ
ระยะที่ 4: การกระจายความหลากหลาย ประสิทธิภาพสูง และความยั่งยืน (ปลายทศวรรษ 2010 – ปัจจุบัน)
1. เทคโนโลยีสูตรที่ปรับแต่งอย่างสูง
- ประสิทธิภาพสูงสุด: พัฒนาสารเคลือบโพลีแอสปาร์ติกชนิดพิเศษที่ทนต่อการสึกหรอสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง (เช่น สำหรับท่อไอเสีย) ทนต่ออุณหภูมิต่ำ และทนต่อสารเคมีสูง (กรด ด่าง ตัวทำละลาย)
- การทำงาน: เปิดตัวสารเคลือบที่มีการนำไฟฟ้า คุณสมบัติกันลื่น ทำความสะอาดตัวเอง และสารหน่วงไฟ
- ปรับปรุงความทนทานต่อการใช้งาน: สร้างสูตรที่มีความไวต่ออุณหภูมิและความชื้นลดลง อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และความเร็วในการบ่มที่ปรับได้เพื่อให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น
2. มุ่งเน้นไปที่การปกป้องสิ่งแวดล้อมและความยั่งยืน
- ปราศจากตัวทำละลาย / ของแข็งสูงพิเศษ: ยังคงเพิ่มปริมาณของแข็ง ลดหรือกำจัด VOC
- การสำรวจในน้ำ: แม้ว่าจะมีความท้าทายทางเทคนิค (เนื่องจากปฏิกิริยาไอโซไซยาเนต-น้ำและการอบแห้งช้า) บางบริษัทและสถาบันวิจัยได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์โพลีแอสปาร์ติกในน้ำต้นแบบหรือเชิงพาณิชย์ในช่วงแรกเพื่อตอบสนองข้อบังคับด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดที่สุด
- วัตถุดิบจากชีวภาพ: สำรวจการใช้โพลีออลหรือเอมีนจากชีวภาพบางส่วนเพื่อลดรอยเท้าคาร์บอน
3. การเพิ่มขึ้นขององค์กรจีนและการแข่งขันระดับโลกที่รุนแรงขึ้น
- Feiyang Protech: กลายเป็นหนึ่งในผู้เล่นระดับโลกที่สำคัญที่สุดในสาขาโพลีแอสปาร์ติก โดยถือสิทธิบัตรมากมายและโซลูชันที่ครอบคลุมในการสังเคราะห์เรซิน สูตร และการใช้งาน โดยมีประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์เทียบเท่ากับผู้นำระดับสากล
- บริษัทจีนอื่นๆ: บริษัทต่างๆ เช่น Wanhua Chemical และ Huafon Group กำลังขยายตัวอย่างแข็งขัน ขับเคลื่อนความก้าวหน้าทางเทคนิคและการเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุน
- ภูมิทัศน์ระดับโลก: Covestro, BASF, Huntsman, PPG, Sherwin-Williams, Nippon Paint และยักษ์ใหญ่ระดับนานาชาติอื่นๆ กำลังแข่งขันอย่างดุเดือดกับบริษัทจีน ร่วมกันผลักดันความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการพัฒนาตลาด
4. เทคนิคการใช้งานและอุปกรณ์ที่ครบวงจร
- อุปกรณ์พ่นแบบสองส่วนประกอบพิเศษ: ผู้ผลิตเช่น Graco และ GlasCraft ได้ปรับปรุงอุปกรณ์อย่างต่อเนื่องเพื่อให้เหมาะสมกับความหนืด อัตราส่วนการผสม และเวลาเจลของสารเคลือบโพลีแอสปาร์ติก
- การใช้งานด้วยตนเองแบบมาตรฐาน: เทคนิคการใช้ลูกกลิ้งและไม้กวาดได้กลายเป็นมาตรฐานและนำมาใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้น
- ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ
สรุป: เส้นทางการพัฒนาของโพลีแอสปาร์ติก
- ขับเคลื่อนด้วยปัญหา: มีจุดมุ่งหมายโดยตรงในการแก้ปัญหาการทำงานที่ไม่ดีของโพลียูเรียแบบดั้งเดิม
- การค้นพบครั้งสำคัญของเรซิน: การประดิษฐ์โพลีแอสปาร์ติกเอสเทอร์เป็นรากฐาน โดยการออกแบบโครงสร้างเรซินเป็นกุญแจสำคัญในการควบคุมประสิทธิภาพ
- การทำซ้ำประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง: พัฒนาจากการขยายอายุการใช้งานให้ยาวนานขึ้นไปสู่การแสวงหาคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีขึ้น ความทนทานต่อสภาพอากาศ ความทนทานต่อสารเคมี การใช้งาน และการทำงานอย่างต่อเนื่อง
- การขยายสาขาการใช้งาน: ขยายอย่างรวดเร็วจากท็อปโค้ทสำหรับพื้นอุตสาหกรรมไปสู่พลังงานลม การป้องกันการกัดกร่อนสำหรับงานหนัก โครงสร้างพื้นฐาน การขนส่ง การกันซึมอาคาร กาว และอื่นๆ
- นวัตกรรมด้านสิ่งแวดล้อม: ขับเคลื่อนไปสู่โซลูชันที่ปราศจากตัวทำละลาย ของแข็งสูงพิเศษ ในน้ำ และจากชีวภาพ
- การเพิ่มขึ้นขององค์กรจีน: บริษัทจีนประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนจากการนำเข้าเทคโนโลยีไปสู่การสร้างสรรค์นวัตกรรมที่เป็นอิสระไปสู่ความเป็นผู้นำระดับโลก ปรับโครงสร้างภูมิทัศน์อุตสาหกรรมระดับโลก
การพัฒนาโพลีแอสปาร์ติกยังคงดำเนินต่อไป โดยมีแนวโน้มในอนาคตที่มุ่งเน้นไปที่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น ความยั่งยืนที่มากขึ้น ฟังก์ชันการทำงานที่ขยายออกไป ต้นทุนที่ต่ำลง และการใช้งานที่ง่ายขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
Feiyang เชี่ยวชาญในการผลิตวัตถุดิบสำหรับสารเคลือบโพลีแอสปาร์ติกมาเป็นเวลา 30 ปี และสามารถจัดหาเรซินโพลีแอสปาร์ติก สารเพิ่มความแข็ง และสูตรสารเคลือบได้
โปรดติดต่อเรา:marketing@feiyang.com.cn
รายการผลิตภัณฑ์ของเรา:
ติดต่อทีมงานด้านเทคนิคของเราวันนี้เพื่อสำรวจว่าโซลูชันโพลีแอสปาร์ติกขั้นสูงของ Feiyang Protech สามารถเปลี่ยนกลยุทธ์การเคลือบของคุณได้อย่างไร ติดต่อทีมงานด้านเทคนิคของเรา
