ในปี พ.ศ. 2568 อุตสาหกรรมการเคลือบกำลังเร่งตัวไปสู่เป้าหมายสองประการ คือ “การเปลี่ยนแปลงสีเขียว” และ “การยกระดับประสิทธิภาพ” ในอุตสาหกรรมการเคลือบระดับไฮเอนด์ เช่น ยานยนต์และการขนส่งทางราง สารเคลือบสูตรน้ำได้พัฒนาจาก “ทางเลือก” ไปสู่ “ทางเลือกหลัก” เนื่องจากมีการปล่อยสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) ต่ำ ปลอดภัย และไม่เป็นพิษ อย่างไรก็ตาม เพื่อตอบสนองความต้องการในสถานการณ์การใช้งานที่รุนแรง (เช่น ความชื้นสูงและการกัดกร่อนรุนแรง) และความต้องการความทนทานและการใช้งานของสารเคลือบที่สูงขึ้นของผู้ใช้ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของสารเคลือบโพลียูรีเทนสูตรน้ำ (WPU) ยังคงดำเนินต่อไปอย่างรวดเร็ว ในปี พ.ศ. 2568 นวัตกรรมของอุตสาหกรรมในด้านการปรับปรุงสูตร การปรับเปลี่ยนทางเคมี และการออกแบบเชิงฟังก์ชัน ได้เพิ่มพลังใหม่ให้กับภาคส่วนนี้
การเจาะลึกระบบพื้นฐาน: จาก “การปรับอัตราส่วน” สู่ “สมดุลประสิทธิภาพ”
ในฐานะ “ผู้นำด้านประสิทธิภาพ” ในกลุ่มสารเคลือบกันน้ำในปัจจุบัน โพลียูรีเทนแบบสองส่วนประกอบ (WB 2K-PUR) กำลังเผชิญกับความท้าทายหลัก นั่นคือการรักษาสมดุลระหว่างอัตราส่วนและประสิทธิภาพของระบบโพลีออล ในปีนี้ ทีมวิจัยได้ดำเนินการสำรวจเชิงลึกเกี่ยวกับผลเสริมฤทธิ์กันของโพลีอีเทอร์โพลีออล (PTMEG) และโพลีเอสเตอร์โพลีออล (P1012)
โดยทั่วไปแล้ว โพลีเอสเตอร์โพลีออลจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลและความหนาแน่นของสารเคลือบเนื่องจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลที่มีความหนาแน่นสูง แต่การเติมสารเคลือบมากเกินไปจะลดความต้านทานน้ำเนื่องจากคุณสมบัติชอบน้ำของหมู่เอสเทอร์ การทดลองยืนยันว่าเมื่อ P1012 คิดเป็น 40% (กรัม/กรัม) ของระบบโพลีออล จะเกิด “สมดุลสีทอง” พันธะไฮโดรเจนจะเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมขวางทางกายภาพโดยไม่ทำให้คุณสมบัติชอบน้ำมากเกินไป ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของสารเคลือบ ซึ่งรวมถึงความต้านทานต่อละอองเกลือ ความต้านทานต่อน้ำ และความต้านทานแรงดึง ข้อสรุปนี้ให้แนวทางที่ชัดเจนสำหรับการออกแบบสูตรพื้นฐานของ WB 2K-PUR โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ต่างๆ เช่น แชสซีรถยนต์และชิ้นส่วนโลหะของรถรางที่ต้องการทั้งประสิทธิภาพเชิงกลและความต้านทานการกัดกร่อน
“การผสมผสานความแข็งแกร่งและความยืดหยุ่น”: การดัดแปลงทางเคมีปลดล็อกขอบเขตการทำงานใหม่
แม้ว่าการปรับอัตราส่วนพื้นฐานให้เหมาะสมที่สุดจะเป็น "การปรับละเอียด" แต่การดัดแปลงทางเคมีถือเป็น "ก้าวกระโดดเชิงคุณภาพ" สำหรับโพลียูรีเทนสูตรน้ำ ในปีนี้ มีสองแนวทางการดัดแปลงที่โดดเด่น:
เส้นทางที่ 1: การเพิ่มประสิทธิภาพแบบเสริมฤทธิ์ด้วยโพลีซิโลเซนและอนุพันธ์เทอร์พีน
การผสมผสานระหว่างพอลิไซลอกเซนพลังงานพื้นผิวต่ำ (PMMS) และอนุพันธ์เทอร์พีนที่ไม่ชอบน้ำ ทำให้ WPU มีคุณสมบัติสองประการ คือ “คุณสมบัติไม่ชอบน้ำยิ่งยวด + ความแข็งแกร่งสูง” นักวิจัยเตรียมพอลิไซลอกเซนปลายไฮดรอกซิล (PMMS) โดยใช้ 3-เมอร์แคปโตโพรพิลเมทิลไดเมทอกซีไซเลนและออกตาเมทิลไซโคลเตตระไซลอกเซน จากนั้นต่อไอโซบอร์นิลอะคริเลต (อนุพันธ์ของแคมฟีนที่ได้จากชีวมวล) เข้ากับโซ่ข้างของ PMMS ผ่านปฏิกิริยาคลิกไทออล-เอเนที่เริ่มต้นจากรังสีอัลตราไวโอเลต เพื่อสร้างพอลิไซลอกเซนที่มีเทอร์พีนเป็นพื้นฐาน (PMMS-I)
WPU ที่ปรับปรุงใหม่นี้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงที่โดดเด่น โดยมุมสัมผัสน้ำคงที่เพิ่มขึ้นจาก 70.7° เป็น 101.2° (ใกล้เคียงกับคุณสมบัติ superhydrophobicity คล้ายใบบัว) การดูดซึมน้ำลดลงจาก 16.0% เหลือ 6.9% และความแข็งแรงดึงเพิ่มขึ้นจาก 4.70 MPa เป็น 8.82 MPa เนื่องจากโครงสร้างวงแหวนเทอร์ปีนที่แข็งแรง การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริกยังเผยให้เห็นถึงเสถียรภาพทางความร้อนที่เพิ่มขึ้น เทคโนโลยีนี้นำเสนอโซลูชันแบบบูรณาการ “ป้องกันคราบสกปรก + ทนต่อสภาพอากาศ” สำหรับชิ้นส่วนภายนอกของการขนส่งทางราง เช่น แผงหลังคาและสเกิร์ตข้าง
เส้นทางที่ 2: การเชื่อมโยงโพลีอิมีนช่วยให้เทคโนโลยี “รักษาตัวเองได้” เกิดขึ้นได้
เทคโนโลยีซ่อมแซมตัวเองได้กลายมาเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมในวงการเคลือบ และงานวิจัยในปีนี้ได้ผสมผสานเทคโนโลยีนี้เข้ากับประสิทธิภาพเชิงกลของ WPU เพื่อสร้างความก้าวหน้าสองประการในด้าน “ประสิทธิภาพสูง + ความสามารถในการซ่อมแซมตัวเอง” WPU ที่เชื่อมขวางซึ่งเตรียมด้วยโพลีบิวทิลีนไกลคอล (PTMG) ไอโซโฟโรนไดไอโซไซยาเนต (IPDI) และโพลีอิมีน (PEI) เป็นตัวเชื่อมขวาง แสดงให้เห็นคุณสมบัติเชิงกลที่น่าประทับใจ ได้แก่ ความแข็งแรงแรงดึง 17.12 เมกะปาสคาล และการยืดตัวเมื่อขาด 512.25% (ใกล้เคียงกับความยืดหยุ่นของยาง)
ที่สำคัญคือสามารถซ่อมแซมตัวเองได้อย่างสมบูรณ์ภายใน 24 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 30°C โดยคืนตัวจนมีความแข็งแรงดึง 3.26 เมกะปาสคาล และยืดตัวได้ 450.94% หลังการซ่อมแซม จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่มีโอกาสเกิดรอยขีดข่วนได้ง่าย เช่น กันชนรถยนต์และภายในระบบขนส่งทางรถไฟ ช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาได้อย่างมาก
“การควบคุมอัจฉริยะระดับนาโน”: “การปฏิวัติพื้นผิว” สำหรับการเคลือบป้องกันคราบสกปรก
คุณสมบัติป้องกันการพ่นสีและทำความสะอาดง่ายเป็นความต้องการหลักของสารเคลือบคุณภาพสูง ในปีนี้ สารเคลือบป้องกันคราบสกปรก (NP-GLIDE) ซึ่งใช้ “นาโนพูล PDMS คล้ายของเหลว” ได้รับความสนใจอย่างมาก หลักการสำคัญของสารเคลือบนี้คือการต่อสายโซ่ด้านข้างของโพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) เข้ากับแกนหลักของโพลีออลที่กระจายตัวในน้ำผ่านกราฟต์โคพอลิเมอร์โพลีออล-จี-PDMS ทำให้เกิด “นาโนพูล” ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 30 นาโนเมตร
การเสริมสมรรถนะ PDMS ในนาโนพูลเหล่านี้ทำให้สารเคลือบมีพื้นผิว "คล้ายของเหลว" ของเหลวทดสอบทั้งหมดที่มีแรงตึงผิวสูงกว่า 23 mN/m (เช่น คราบกาแฟ คราบน้ำมัน) สามารถหลุดออกได้โดยไม่ทิ้งรอย แม้จะมีความแข็ง 3H (ใกล้เคียงกับกระจกธรรมดา) แต่สารเคลือบยังคงรักษาประสิทธิภาพการป้องกันคราบสกปรกได้อย่างยอดเยี่ยม
นอกจากนี้ ยังมีการเสนอกลยุทธ์ป้องกันการพ่นสีแบบ “ชั้นป้องกันทางกายภาพ + การทำความสะอาดอย่างอ่อนโยน” โดยการนำไตรเมอร์ IPDI เข้าสู่พอลิไอโซไซยาเนตที่ใช้ HDT เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของฟิล์มและป้องกันการพ่นสีแบบกราฟฟิตี้ พร้อมทั้งควบคุมการเคลื่อนตัวของส่วนซิลิโคน/ฟลูออรีน เพื่อให้มั่นใจว่าพลังงานพื้นผิวจะต่ำและยาวนาน เมื่อผสานรวมกับ DMA (การวิเคราะห์เชิงกลแบบไดนามิก) เพื่อควบคุมความหนาแน่นของการเชื่อมโยงแบบไขว้ที่แม่นยำ และ XPS (สเปกโทรสโกปีโฟโตอิเล็กตรอนเอกซ์เรย์) เพื่อวิเคราะห์ลักษณะการเคลื่อนตัวของส่วนต่อประสาน เทคโนโลยีนี้พร้อมสำหรับการพัฒนาเชิงอุตสาหกรรม และคาดว่าจะกลายเป็นมาตรฐานใหม่สำหรับการป้องกันคราบสกปรกในสีรถยนต์และตัวเรือนผลิตภัณฑ์ 3C
บทสรุป
ในปี 2568 เทคโนโลยีการเคลือบ WPU กำลังเปลี่ยนจาก “การปรับปรุงประสิทธิภาพเพียงครั้งเดียว” ไปสู่ “การผสานรวมหลายฟังก์ชัน” ไม่ว่าจะเป็นการปรับปรุงสูตรพื้นฐาน การพัฒนาทางเคมี หรือนวัตกรรมการออกแบบเชิงฟังก์ชัน หลักการสำคัญอยู่ที่การผสาน “ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” และ “ประสิทธิภาพสูง” เข้าด้วยกัน สำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์และการขนส่งทางราง ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเหล่านี้ไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุการใช้งานของการเคลือบและลดต้นทุนการบำรุงรักษาเท่านั้น แต่ยังผลักดันการยกระดับ “การผลิตสีเขียว” และ “ประสบการณ์ผู้ใช้ระดับไฮเอนด์” อีกด้วย
เวลาโพสต์: 14 พ.ย. 2568