ในปี 2025 อุตสาหกรรมการเคลือบผิวเร่งดำเนินการไปสู่เป้าหมายสองประการ ได้แก่ “การเปลี่ยนแปลงสู่สิ่งแวดล้อม” และ “การยกระดับประสิทธิภาพ” ในด้านการเคลือบคุณภาพสูง เช่น ยานยนต์และระบบขนส่งทางราง การเคลือบผิวแบบใช้น้ำเป็นตัวทำละลายได้พัฒนาจาก “ทางเลือก” ไปสู่ “ตัวเลือกหลัก” เนื่องจากมีการปล่อยสาร VOC ต่ำ ปลอดภัย และไม่เป็นพิษ อย่างไรก็ตาม เพื่อตอบสนองความต้องการของสถานการณ์การใช้งานที่รุนแรง (เช่น ความชื้นสูงและการกัดกร่อนรุนแรง) และความต้องการที่สูงขึ้นของผู้ใช้ในด้านความทนทานและฟังก์ชันการใช้งานของการเคลือบผิว ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการเคลือบผิวโพลียูรีเทนแบบใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย (WPU) ยังคงดำเนินไปอย่างรวดเร็ว ในปี 2025 นวัตกรรมในอุตสาหกรรมด้านการปรับสูตร การดัดแปลงทางเคมี และการออกแบบเชิงฟังก์ชัน ได้เติมพลังใหม่ให้กับภาคส่วนนี้
การเจาะลึกระบบพื้นฐาน: จาก “การปรับอัตราส่วน” สู่ “การสร้างสมดุลประสิทธิภาพ”
ในฐานะที่เป็น “ผู้นำด้านประสิทธิภาพ” ในกลุ่มสีเคลือบแบบน้ำในปัจจุบัน โพลียูรีเทนแบบน้ำสององค์ประกอบ (WB 2K-PUR) เผชิญกับความท้าทายหลัก: การสร้างสมดุลระหว่างอัตราส่วนและประสิทธิภาพของระบบโพลีออล ในปีนี้ ทีมวิจัยได้ทำการสำรวจเชิงลึกเกี่ยวกับผลกระทบเชิงเสริมฤทธิ์ของโพลีอีเทอร์โพลีออล (PTMEG) และโพลีเอสเตอร์โพลีออล (P1012)
โดยทั่วไปแล้ว โพลีเอสเตอร์โพลีออลช่วยเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลและความหนาแน่นของสารเคลือบเนื่องจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลที่หนาแน่น แต่การเติมมากเกินไปจะลดความต้านทานต่อน้ำเนื่องจากหมู่เอสเทอร์มีคุณสมบัติชอบน้ำสูง การทดลองยืนยันว่าเมื่อ P1012 คิดเป็น 40% (กรัม/กรัม) ของระบบโพลีออล จะได้ "จุดสมดุลที่เหมาะสม" กล่าวคือ พันธะไฮโดรเจนจะเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมโยงทางกายภาพโดยไม่ทำให้มีคุณสมบัติชอบน้ำมากเกินไป ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของสารเคลือบ รวมถึงความต้านทานต่อการพ่นละอองเกลือ ความต้านทานต่อน้ำ และความแข็งแรงดึง ข้อสรุปนี้เป็นแนวทางที่ชัดเจนสำหรับการออกแบบสูตรพื้นฐานของ WB 2K-PUR โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ต่างๆ เช่น ตัวถังรถยนต์และชิ้นส่วนโลหะของรถไฟที่ต้องการทั้งประสิทธิภาพเชิงกลและความต้านทานการกัดกร่อน
“การผสมผสานความแข็งแกร่งและความยืดหยุ่น”: การดัดแปลงทางเคมีปลดล็อกขอบเขตการใช้งานใหม่ ๆ
ในขณะที่การปรับอัตราส่วนพื้นฐานเป็นการ "ปรับแต่งอย่างละเอียด" การดัดแปลงทางเคมีถือเป็นการ "ก้าวกระโดดเชิงคุณภาพ" สำหรับโพลียูรีเทนชนิดที่ใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย โดยมีแนวทางการดัดแปลงสองแนวทางที่โดดเด่นในปีนี้:
เส้นทางที่ 1: การเสริมฤทธิ์ร่วมกันด้วยโพลีไซล็อกเซนและอนุพันธ์เทอร์พีน
การผสมผสานระหว่างโพลีไซล็อกเซนที่มีพลังงานพื้นผิวต่ำ (PMMS) และอนุพันธ์เทอร์พีนที่ไม่ชอบน้ำ ทำให้ WPU มีคุณสมบัติสองประการคือ “ไม่ชอบน้ำอย่างยิ่งยวด + ความแข็งแกร่งสูง” นักวิจัยได้เตรียมโพลีไซล็อกเซนที่มีหมู่ไฮดรอกซิลที่ปลาย (PMMS) โดยใช้ 3-เมอร์แคปโทโพรพิลเมทิลไดเมทอกซีไซเลนและออกตาเมทิลไซโคลเตตราไซล็อกเซน จากนั้นจึงทำการเชื่อมต่อไอโซบอร์นิลอะคริเลต (อนุพันธ์ของแคมฟีนที่ได้จากชีวมวล) เข้ากับโซ่ข้างของ PMMS ผ่านปฏิกิริยาคลิกไทออล-อีนที่เริ่มต้นด้วยรังสียูวี เพื่อสร้างโพลีไซล็อกเซนที่มีเทอร์พีนเป็นองค์ประกอบ (PMMS-I)
วัสดุ WPU ที่ได้รับการปรับปรุงแสดงให้เห็นถึงการพัฒนาที่น่าทึ่ง: มุมสัมผัสของน้ำแบบคงที่เพิ่มขึ้นจาก 70.7° เป็น 101.2° (ใกล้เคียงกับคุณสมบัติกันน้ำได้ดีเยี่ยมเหมือนใบบัว) การดูดซับน้ำลดลงจาก 16.0% เหลือ 6.9% และความแข็งแรงดึงเพิ่มขึ้นจาก 4.70 MPa เป็น 8.82 MPa เนื่องมาจากโครงสร้างวงแหวนเทอร์พีนที่แข็งแรง การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริกยังเผยให้เห็นถึงเสถียรภาพทางความร้อนที่เพิ่มขึ้น เทคโนโลยีนี้เสนอโซลูชันแบบบูรณาการ “ป้องกันการเกาะติด + ทนต่อสภาพอากาศ” สำหรับชิ้นส่วนภายนอกของระบบขนส่งทางราง เช่น แผงหลังคาและแผ่นปิดด้านข้าง
เส้นทางที่ 2: การเชื่อมโยงโพลีอิมีนช่วยให้เกิดเทคโนโลยี "การซ่อมแซมตัวเอง"
เทคโนโลยีการซ่อมแซมตัวเองได้กลายเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมในด้านการเคลือบผิว และงานวิจัยในปีนี้ได้นำเทคโนโลยีนี้มาผสานรวมกับสมรรถนะเชิงกลของ WPU เพื่อให้ได้ความก้าวหน้าสองประการคือ “ประสิทธิภาพสูง + ความสามารถในการซ่อมแซมตัวเอง” WPU ที่เชื่อมโยงกันด้วยโพลีบิวทิลีนไกลคอล (PTMG) ไอโซฟอโรนไดไอโซไซยาเนต (IPDI) และโพลีอิมีน (PEI) เป็นสารเชื่อมโยง แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติเชิงกลที่น่าประทับใจ ได้แก่ ความแข็งแรงดึง 17.12 MPa และการยืดตัวเมื่อขาด 512.25% (ใกล้เคียงกับความยืดหยุ่นของยาง)
ที่สำคัญคือ วัสดุนี้สามารถซ่อมแซมตัวเองได้อย่างสมบูรณ์ภายใน 24 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 30°C โดยจะกลับมามีความแข็งแรงดึง 3.26 MPa และยืดตัวได้ 450.94% หลังการซ่อมแซม ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่เกิดรอยขีดข่วนได้ง่าย เช่น กันชนรถยนต์และภายในรถโดยสารประจำทาง ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาได้อย่างมาก
“การควบคุมอัจฉริยะระดับนาโน”: “การปฏิวัติพื้นผิว” สำหรับสารเคลือบป้องกันการเกาะติดของสิ่งมีชีวิตในน้ำ
คุณสมบัติป้องกันการเขียนกราฟฟิตี้และทำความสะอาดง่ายเป็นความต้องการที่สำคัญสำหรับสารเคลือบคุณภาพสูง ในปีนี้ สารเคลือบป้องกันคราบสกปรก (NP-GLIDE) ที่มีพื้นฐานมาจาก “นาโนพูล PDMS ที่มีลักษณะคล้ายของเหลว” ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก หลักการสำคัญของมันคือการเชื่อมต่อสายโซ่ด้านข้างของโพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) เข้ากับโครงสร้างหลักของโพลีออลที่กระจายตัวได้ในน้ำผ่านทางโคพอลิเมอร์แบบกราฟต์โพลีออล-g-PDMS ทำให้เกิด “นาโนพูล” ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า 30 นาโนเมตร
การเพิ่มความเข้มข้นของ PDMS ในนาโนพูลเหล่านี้ทำให้พื้นผิวของสารเคลือบมีลักษณะคล้ายของเหลว โดยของเหลวทดสอบทั้งหมดที่มีแรงตึงผิวสูงกว่า 23 มิลลินิวตัน/เมตร (เช่น กาแฟ คราบน้ำมัน) จะไหลออกไปโดยไม่ทิ้งรอย แม้ว่าจะมีระดับความแข็ง 3H (ใกล้เคียงกับกระจกทั่วไป) แต่สารเคลือบยังคงรักษาประสิทธิภาพในการป้องกันคราบสกปรกได้อย่างยอดเยี่ยม
นอกจากนี้ ยังมีการเสนอแนวทางการป้องกันการเขียนกราฟฟิตีแบบ “สิ่งกีดขวางทางกายภาพ + การทำความสะอาดอย่างอ่อนโยน” โดยการนำไตรเมอร์ IPDI มาผสมกับโพลีไอโซไซยาเนตที่ใช้ HDT เป็นพื้นฐาน เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของฟิล์มและป้องกันการแทรกซึมของกราฟฟิตี พร้อมทั้งควบคุมการเคลื่อนย้ายของส่วนประกอบซิลิโคน/ฟลูออรีน เพื่อให้มั่นใจได้ว่าพลังงานพื้นผิวจะต่ำในระยะยาว เมื่อรวมกับ DMA (การวิเคราะห์เชิงกลแบบไดนามิก) สำหรับการควบคุมความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามอย่างแม่นยำ และ XPS (สเปกโทรสโกปีโฟโตอิเล็กตรอนเอ็กซ์เรย์) สำหรับการวิเคราะห์ลักษณะการเคลื่อนย้ายของส่วนต่อประสาน เทคโนโลยีนี้พร้อมสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม และคาดว่าจะกลายเป็นมาตรฐานใหม่สำหรับการป้องกันคราบสกปรกในสีรถยนต์และเคสผลิตภัณฑ์ 3C
บทสรุป
ในปี 2025 เทคโนโลยีการเคลือบ WPU กำลังเปลี่ยนจากการ “ปรับปรุงประสิทธิภาพด้านเดียว” ไปสู่ “การบูรณาการหลายฟังก์ชัน” ไม่ว่าจะเป็นการปรับสูตรพื้นฐานให้เหมาะสม การพัฒนาทางเคมี หรือนวัตกรรมการออกแบบเชิงฟังก์ชัน หลักการสำคัญคือการผสาน “ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” และ “ประสิทธิภาพสูง” เข้าด้วยกัน สำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์และระบบขนส่งทางราง ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเหล่านี้ไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุการใช้งานของสารเคลือบและลดต้นทุนการบำรุงรักษาเท่านั้น แต่ยังช่วยยกระดับทั้งด้าน “การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” และ “ประสบการณ์การใช้งานระดับสูง” อีกด้วย
วันที่เผยแพร่: 14 พฤศจิกายน 2025