Mnamo 2025, tasnia ya mipako inaharakisha kuelekea malengo mawili ya "mabadiliko ya kijani" na "uboreshaji wa utendaji." Katika nyanja za mipako ya hali ya juu kama vile usafiri wa magari na reli, mipako inayopitia majini imebadilika kutoka "chaguo mbadala" hadi "chaguo kuu" kutokana na uzalishaji wao mdogo wa VOC, usalama, na kutokuwa na sumu. Hata hivyo, ili kukidhi mahitaji ya hali ngumu za matumizi (k.m., unyevu mwingi na kutu kali) na mahitaji ya juu ya watumiaji kwa uimara na utendaji wa mipako, mafanikio ya kiteknolojia katika mipako inayopitia majini ya polyurethane (WPU) yanaendelea kwa kasi. Mnamo 2025, uvumbuzi wa tasnia katika uboreshaji wa fomula, marekebisho ya kemikali, na muundo wa utendaji umeingiza nguvu mpya katika sekta hii.
Kuimarisha Mfumo wa Msingi: Kutoka "Urekebishaji wa Uwiano" hadi "Usawa wa Utendaji"
Kama "kiongozi wa utendaji" miongoni mwa mipako ya sasa inayotokana na maji, polyurethane inayotokana na maji yenye vipengele viwili (WB 2K-PUR) inakabiliwa na changamoto kuu: kusawazisha uwiano na utendaji wa mifumo ya polyol. Mwaka huu, timu za utafiti zilifanya uchunguzi wa kina kuhusu athari za ushirikiano wa polyether polyol (PTMEG) na polyol ya polyester (P1012).
Kijadi, polyol ya polyester huongeza nguvu na msongamano wa mitambo ya mipako kutokana na vifungo vizito vya hidrojeni kati ya molekuli, lakini nyongeza nyingi hupunguza upinzani wa maji kutokana na upendaji mkubwa wa maji wa vikundi vya esta. Majaribio yalithibitisha kwamba P1012 inapochangia 40% (g/g) ya mfumo wa polyol, "usawa wa dhahabu" hupatikana: vifungo vya hidrojeni huongeza msongamano wa kimwili wa viungo bila upendaji mwingi wa maji, na kuboresha utendaji kamili wa mipako—ikiwa ni pamoja na upinzani wa kunyunyizia chumvi, upinzani wa maji, na nguvu ya mvutano. Hitimisho hili linatoa mwongozo wazi kwa muundo wa fomula ya msingi ya WB 2K-PUR, haswa kwa hali kama vile chasisi ya magari na sehemu za chuma za gari la reli zinazohitaji utendaji wa mitambo na upinzani wa kutu.
"Kuchanganya Uthabiti na Unyumbulifu": Marekebisho ya Kemikali Yafungua Mipaka Mipya ya Utendaji Kazi
Ingawa uboreshaji wa uwiano wa msingi ni "marekebisho mazuri," marekebisho ya kemikali yanawakilisha "kuruka kwa ubora" kwa polyurethane inayotokana na maji. Njia mbili za marekebisho zilijitokeza mwaka huu:
Njia ya 1: Uboreshaji wa Ushirikiano na Polysiloxane na Derivatives za Terpene
Mchanganyiko wa polisiloksani yenye nishati ya chini (PMMS) na derivatives za terpene zenye hidrofobi huipa WPU sifa mbili za "superhidrofobicity + ugumu wa hali ya juu." Watafiti waliandaa polisiloksani iliyositishwa na hidroksili (PMMS) kwa kutumia 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane na octamethylcyclotetrasiloksani, kisha wakapandikiza isobornyl acrylate (derivative ya kamphene inayotokana na biomass) kwenye minyororo ya pembeni ya PMMS kupitia mmenyuko wa kubofya wa thiol-ene unaoanzishwa na UV ili kuunda polisiloksani inayotokana na terpene (PMMS-I).
WPU iliyorekebishwa ilionyesha maboresho ya ajabu: pembe tuli ya mguso wa maji iliongezeka kutoka 70.7° hadi 101.2° (inakaribia ubaya wa maji kama jani la lotus), unyonyaji wa maji ulipungua kutoka 16.0% hadi 6.9%, na nguvu ya mvutano iliongezeka kutoka 4.70MPa hadi 8.82MPa kutokana na muundo mgumu wa pete ya terpene. Uchambuzi wa kipimajoto pia ulionyesha uthabiti ulioimarishwa wa joto. Teknolojia hii inatoa suluhisho jumuishi la "kuzuia uchafu + linalostahimili hali ya hewa" kwa sehemu za nje za usafiri wa reli kama vile paneli za paa na sketi za pembeni.
Njia ya 2: Kuunganisha kwa Polyimine Huwezesha Teknolojia ya "Kujiponya"
Kujiponya kumeibuka kama teknolojia maarufu katika mipako, na utafiti wa mwaka huu uliichanganya na utendaji wa mitambo wa WPU ili kufikia mafanikio mawili katika "uwezo wa utendaji wa juu + wa kujiponya." WPU iliyounganishwa iliyoandaliwa kwa kutumia polybutylene glycol (PTMG), isophorone diisocyanate (IPDI), na polyimine (PEI) kama kiunganishi cha msalaba ilionyesha sifa za kuvutia za mitambo: nguvu ya mvutano ya 17.12MPa na urefu wakati wa mapumziko ya 512.25% (karibu na unyumbufu wa mpira).
Muhimu zaidi, inajiponya kikamilifu ndani ya saa 24 kwa joto la 30°C—ikipona hadi nguvu ya mvutano ya 3.26MPa na urefu wa 450.94% baada ya ukarabati. Hii inafanya iweze kufaa sana kwa sehemu zinazoweza kukwaruzwa kama vile mabampa ya magari na mambo ya ndani ya usafiri wa reli, na hivyo kupunguza gharama za matengenezo kwa kiasi kikubwa.
"Udhibiti Akili wa Nanoscale": "Mapinduzi ya Uso" kwa Mipako ya Kuzuia Uchafuzi
Kuzuia graffiti na kusafisha kwa urahisi ni mahitaji muhimu ya mipako ya hali ya juu. Mwaka huu, mipako inayostahimili uchafu (NP-GLIDE) inayotegemea "nanopools za PDMS zinazofanana na kioevu" ilivutia umakini. Kanuni yake kuu inahusisha kupandikiza minyororo ya pembeni ya polydimethylsiloxane (PDMS) kwenye uti wa mgongo wa polyol unaotawanyika kwa maji kupitia polyol-g-PDMS ya graft copolymer, na kutengeneza "nanopools" ndogo kuliko kipenyo cha 30nm.
Uboreshaji wa PDMS katika nanopools hizi huipa mipako uso "unaofanana na kioevu"—vimiminika vyote vya majaribio vyenye mvutano wa uso zaidi ya 23mN/m (km, kahawa, madoa ya mafuta) huteleza bila kuacha alama. Licha ya ugumu wa 3H (karibu na glasi ya kawaida), mipako ina utendaji bora wa kuzuia uchafu.
Zaidi ya hayo, mkakati wa "kizuizi cha kimwili + kusafisha kidogo" ulipendekezwa: kuanzisha trimer ya IPDI katika poliisocyanate inayotegemea HDT ili kuongeza msongamano wa filamu na kuzuia kupenya kwa graffiti, huku ikidhibiti uhamiaji wa sehemu za silikoni/florini ili kuhakikisha nishati ya chini ya uso inadumu kwa muda mrefu. Pamoja na DMA (Uchambuzi wa Mitambo ya Dynamic) kwa udhibiti sahihi wa msongamano wa viungo na XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) kwa ajili ya uainishaji wa uhamiaji wa kiolesura, teknolojia hii iko tayari kwa ajili ya viwanda na inatarajiwa kuwa kipimo kipya cha kuzuia uchafuzi katika rangi ya magari na vifuniko vya bidhaa vya 3C.
Hitimisho
Mnamo 2025, teknolojia ya mipako ya WPU inahama kutoka "uboreshaji wa utendaji mmoja" hadi "ujumuishaji wa utendaji kazi mbalimbali." Iwe ni kupitia uboreshaji wa msingi wa fomula, mafanikio ya urekebishaji wa kemikali, au uvumbuzi wa muundo kazi, mantiki kuu inazunguka kuunganisha "urafiki wa mazingira" na "utendaji wa hali ya juu." Kwa tasnia kama vile usafiri wa magari na reli, maendeleo haya ya kiteknolojia hayapanui tu muda wa matumizi ya mipako na kupunguza gharama za matengenezo lakini pia husababisha maboresho mawili katika "utengenezaji wa kijani" na "uzoefu wa mtumiaji wa hali ya juu."
Muda wa chapisho: Novemba-14-2025