Sự phát triển của polyaspartic là một sự tiến hóa tiêu biểu của vật liệu hiệu suất cao. Sự tiến bộ của nó liên tục tập trung vào việc giải quyết những thiếu sót của polyurea truyền thống—chủ yếu là thời gian đông đặc cực ngắn, độ nhạy cao với nhiệt độ và độ ẩm, và các yêu cầu về thiết bị nghiêm ngặt—đồng thời theo đuổi hiệu suất toàn diện vượt trội và sự tiện lợi trong thi công.
Giai đoạn 1: Công nghệ ban đầu và xác nhận khái niệm (Cuối những năm 1980 – Đầu những năm 1990)
1. Sự trưởng thành và những hạn chế của polyurea truyền thống
Polyurea thơm truyền thống, được phát triển và thương mại hóa bởi Texaco (sau này được Huntsman mua lại) vào những năm 1980, có tốc độ phản ứng cực nhanh (thời gian đông đặc được đo bằng giây), các đặc tính vật lý tuyệt vời (độ đàn hồi, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn, chống thấm nước) và độ ổn định nhiệt tốt.
Tuy nhiên, thời gian đông đặc cực ngắn (thường trong vài giây đến vài chục giây) đòi hỏi thiết bị trộn va đập nhiệt độ cao, áp suất cao và các nhà điều hành có tay nghề cao, khiến cho các ứng dụng hoặc sửa chữa diện tích lớn, phức tạp trở nên rất khó khăn. Ngoài ra, polyurea thơm có xu hướng bị ố vàng, hạn chế việc sử dụng nó trong các ứng dụng yêu cầu khả năng chống chịu thời tiết cao.
2. Tìm kiếm giải pháp: Làm chậm phản ứng
Để khắc phục vấn đề phản ứng nhanh, các nhà hóa học bắt đầu khám phá các phương pháp để “thuần hóa” phản ứng mạnh mẽ giữa amin và isocyanate.
Đột phá quan trọng: Phát minh ra este polyaspartic.
Khái niệm cốt lõi: Che chắn amin bậc một (-NH₂) có tính phản ứng cao thông qua phản ứng cộng Michael để chuyển đổi nó thành amin bậc hai ít phản ứng hơn.
Cách tiếp cận kỹ thuật: Các amin bậc một aliphatic cụ thể (chẳng hạn như amin cycloaliphatic) đã được phản ứng với este maleate hoặc fumarate để tạo ra một loại nhựa mới kết thúc bằng amin bậc hai—đây là este polyaspartic.
Nhà tiên phong công nghệ: Các nhà khoa học tại Bayer (nay là Covestro) đã đạt được bước đột phá này vào khoảng năm 1990 và nộp bằng sáng chế cơ bản. Bằng cách chọn các cấu trúc amin bậc một khác nhau (R1, R2) và điều chỉnh trọng lượng phân tử, họ có thể kiểm soát chính xác sự cản trở không gian và các hiệu ứng điện tử, làm giảm đáng kể tốc độ phản ứng với isocyanate (đặc biệt là HDI trimer aliphatic).
Giai đoạn 2: Thương mại hóa và tối ưu hóa hiệu suất (Giữa những năm 1990 – Đầu những năm 2000)
1. Bayer dẫn đầu thương mại hóa
Dựa trên bằng sáng chế tổng hợp este polyaspartic độc quyền của mình, Bayer đã tung ra thế hệ đầu tiên của nhựa este polyaspartic thương mại (chẳng hạn như Desmophen NH 1420) vào khoảng năm 1995, kết hợp với isocyanate aliphatic của riêng mình (chẳng hạn như dòng Desmodur N), tạo thành hệ thống polyaspartic ban đầu.
Ưu điểm cốt lõi:
- Thời gian sử dụng kéo dài đáng kể: Kéo dài từ vài giây (trong polyurea truyền thống) đến vài phút hoặc thậm chí hàng chục phút (có thể điều chỉnh), cho phép thi công bằng con lăn hoặc gạt và giảm sự phụ thuộc vào thiết bị phun chuyên dụng.
- VOC thấp / Chất rắn cao: Tương thích với các công thức có hàm lượng chất rắn cao hoặc không chứa dung môi, đáp ứng các quy định về môi trường ngày càng nghiêm ngặt.
- Khả năng chống chịu thời tiết tuyệt vời: Hệ thống aliphatic đã giải quyết được vấn đề ố vàng, mang lại độ bóng và độ bền màu vượt trội.
- Tính chất vật lý mạnh mẽ: Duy trì độ đàn hồi cao, khả năng chống mài mòn, khả năng kháng hóa chất và độ bám dính của polyurea.
- Giảm độ nhạy với nhiệt độ và độ ẩm: Ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm môi trường so với polyurea truyền thống.
2. Phát triển ứng dụng ban đầu
Các ứng dụng ban đầu chủ yếu nhắm vào các khu vực yêu cầu khả năng chống chịu thời tiết cao và lớp hoàn thiện trang trí, chẳng hạn như lớp phủ trên sàn công nghiệp hiệu suất cao (thay thế lớp phủ polyurethane dễ bị ố vàng) và lớp phủ chống ăn mòn kết cấu thép.
Vật liệu này cũng được thử nghiệm trong môi trường quay vòng nhanh (như bãi đậu xe và xưởng sản xuất) nhờ khả năng đóng rắn tương đối nhanh (khô bề mặt trong vài chục phút đến vài giờ, đóng rắn hoàn toàn trong vòng vài giờ đến một ngày).
Giai đoạn 3: Mở rộng hiệu suất và tăng trưởng thị trường (Giữa những năm 2000 – 2010)
1. Lặp lại liên tục nhựa và công thức
Bayer/Covestro: Liên tục giới thiệu các thế hệ nhựa polyaspartic mới (chẳng hạn như dòng Desmophen NH 15xx, 16xx), được tối ưu hóa hơn nữa thông qua thiết kế phân tử:
- Kéo dài thời gian sử dụng trong khi vẫn duy trì đóng rắn nhanh.
- Cân bằng độ linh hoạt và độ cứng.
- Cải thiện khả năng san bằng và giảm độ nhớt (để dễ thi công hơn và hàm lượng chất rắn cao hơn).
- Tăng cường khả năng kháng hóa chất và nhiệt.
Đối thủ cạnh tranh xuất hiện:
- BASF: Giới thiệu nhựa polyaspartic của riêng mình (dòng Laromer) vào khoảng năm 2003, trở thành đối thủ cạnh tranh chính của Covestro.
- Huntsman: Tận dụng kinh nghiệm sâu rộng của mình trong lĩnh vực polyurea và hóa học isocyanate để tung ra các sản phẩm liên quan (ví dụ: amin polyether Jeffamine để sửa đổi và kết hợp isocyanate).
- Feiyang Protech: Là công ty polyaspartic hàng đầu tại Trung Quốc, Feiyang Protech đã đầu tư mạnh vào R&D vào đầu những năm 2000 và nhanh chóng tung ra các loại nhựa polyaspartic và isocyanate aliphatic cạnh tranh, phá vỡ thế độc quyền của nước ngoài và nhanh chóng giành được thị phần thông qua lợi thế bản địa hóa.
2. Mở rộng ứng dụng đáng kể
- Năng lượng gió: Trở thành lớp phủ chính cho cánh tuabin gió do khả năng chống chịu thời tiết, chống mài mòn, chống xói mòn do gió và đóng rắn nhanh vượt trội để đáp ứng nhu cầu hiệu quả sản xuất.
- Sàn: Mở rộng từ lớp phủ trên cao cấp đến lớp giữa và lớp lót, phát triển các giải pháp hệ thống hoàn chỉnh với độ cứng, độ linh hoạt và màu sắc khác nhau, được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp, không gian thương mại, bệnh viện và trường học.
- Cơ sở hạ tầng và bảo vệ chống ăn mòn: Tăng cường ứng dụng trong bảo vệ chống ăn mòn hạng nặng cho cầu, đường ống, bể chứa, cơ sở cảng, đặc biệt là những nơi cần thi công và bảo trì nhanh chóng.
- Vận tải: Được sử dụng cho lớp phủ bảo vệ trên khung xe tải, container, linh kiện tàu hỏa.
- Các lĩnh vực mới nổi: Khám phá việc sử dụng trong lớp phủ hàng hải, cơ sở thể thao, trang trí sáng tạo, v.v.
Giai đoạn 4: Đa dạng hóa, hiệu suất cao và bền vững (Cuối những năm 2010 – Hiện tại)
1. Công nghệ công thức tinh chế cao
- Hiệu suất cực cao: Phát triển lớp phủ polyaspartic đặc biệt siêu chống mài mòn, chịu nhiệt độ cao (ví dụ: cho ống xả), chịu nhiệt độ thấp và chịu hóa chất cao (axit, kiềm, dung môi).
- Chức năng hóa: Giới thiệu lớp phủ có độ dẫn điện, đặc tính chống trượt, tự làm sạch và chống cháy.
- Cải thiện khả năng chịu đựng ứng dụng: Tạo ra các công thức có độ nhạy giảm với nhiệt độ và độ ẩm, thời gian sử dụng lâu hơn và tốc độ đóng rắn có thể điều chỉnh để phù hợp với nhiều môi trường ứng dụng hơn.
2. Tập trung vào bảo vệ môi trường và tính bền vững
- Không chứa dung môi / Chất rắn cực cao: Tiếp tục tăng hàm lượng chất rắn, giảm hoặc loại bỏ khí thải VOC.
- Khám phá gốc nước: Mặc dù về mặt kỹ thuật đầy thách thức (do phản ứng isocyanate-nước và làm khô chậm), một số công ty và viện nghiên cứu đã giới thiệu các sản phẩm polyaspartic gốc nước nguyên mẫu hoặc thương mại ban đầu để đáp ứng các quy định về môi trường nghiêm ngặt nhất.
- Nguyên liệu thô có nguồn gốc sinh học: Khám phá việc sử dụng polyol hoặc amin có nguồn gốc sinh học một phần để giảm lượng khí thải carbon.
3. Sự trỗi dậy của các doanh nghiệp Trung Quốc và sự cạnh tranh toàn cầu ngày càng gay gắt
- Feiyang Protech: Trở thành một trong những công ty toàn cầu quan trọng nhất trong lĩnh vực polyaspartic, nắm giữ nhiều bằng sáng chế và các giải pháp toàn diện trong tổng hợp nhựa, công thức và ứng dụng, với hiệu suất sản phẩm tương đương với các nhà lãnh đạo quốc tế.
- Các công ty Trung Quốc khác: Các công ty như Wanhua Chemical và Huafon Group đang tích cực mở rộng, thúc đẩy tiến bộ kỹ thuật và tối ưu hóa chi phí.
- Bối cảnh toàn cầu: Covestro, BASF, Huntsman, PPG, Sherwin-Williams, Nippon Paint và các công ty khổng lồ quốc tế khác hiện đang cạnh tranh khốc liệt với các công ty Trung Quốc, cùng nhau thúc đẩy những tiến bộ công nghệ và phát triển thị trường.
4. Kỹ thuật và thiết bị ứng dụng trưởng thành
- Thiết bị phun hai thành phần chuyên dụng: Các nhà sản xuất như Graco và GlasCraft đã liên tục cải tiến thiết bị để phù hợp hơn với độ nhớt, tỷ lệ trộn và thời gian đông đặc của lớp phủ polyaspartic.
- Ứng dụng thủ công tiêu chuẩn hóa: Kỹ thuật thi công bằng con lăn và gạt đã trở nên tiêu chuẩn hóa và được áp dụng rộng rãi hơn.
- Những tiến bộ trong công nghệ ứng dụng nhiệt độ thấp.
Tóm tắt: Con đường phát triển của Polyaspartic
- Hướng đến vấn đề: Nhằm trực tiếp giải quyết khả năng làm việc kém của polyurea truyền thống.
- Đột phá về nhựa: Việc phát minh ra este polyaspartic là nền tảng, với thiết kế cấu trúc nhựa là chìa khóa để kiểm soát hiệu suất.
- Lặp lại hiệu suất liên tục: Phát triển từ việc chỉ đơn giản là kéo dài thời gian sử dụng để liên tục theo đuổi các đặc tính vật lý tốt hơn, khả năng chống chịu thời tiết, khả năng kháng hóa chất, chức năng và khả năng làm việc.
- Mở rộng lĩnh vực ứng dụng: Nhanh chóng mở rộng từ lớp phủ trên sàn công nghiệp đến năng lượng gió, bảo vệ chống ăn mòn hạng nặng, cơ sở hạ tầng, giao thông vận tải, chống thấm xây dựng, chất kết dính, v.v.
- Đổi mới môi trường: Hướng tới các giải pháp không chứa dung môi, chất rắn cực cao, gốc nước và có nguồn gốc sinh học.
- Sự trỗi dậy của các doanh nghiệp Trung Quốc: Các công ty Trung Quốc đã thành công chuyển từ nhập khẩu công nghệ sang đổi mới độc lập để trở thành công ty dẫn đầu toàn cầu, định hình lại bối cảnh ngành công nghiệp toàn cầu.
Sự phát triển của polyaspartic tiếp tục, với các xu hướng trong tương lai tập trung vào hiệu suất cao hơn, tính bền vững hơn, chức năng mở rộng, chi phí thấp hơn và ứng dụng dễ dàng hơn để đáp ứng nhu cầu thị trường luôn thay đổi.
Feiyang đã chuyên sản xuất nguyên liệu thô cho lớp phủ polyaspartic trong 30 năm và có thể cung cấp nhựa polyaspartic, chất làm cứng và công thức lớp phủ.
Vui lòng liên hệ với chúng tôi:marketing@feiyang.com.cn
Danh sách sản phẩm của chúng tôi:
Liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi ngay hôm nay để khám phá cách các giải pháp polyaspartic tiên tiến của Feiyang Protech có thể thay đổi chiến lược lớp phủ của bạn. Liên hệ với Nhóm Kỹ thuật của chúng tôi
