Mecanismo de resistência ao desgaste do poliespártico

A resistência ao desgaste do poliespártico é uma vantagem fundamental que permite a sua durabilidade em condições de elevada tensão mecânica, em especial em pisos industriais, estacionamentos,e armazéns de logísticaA sua resistência ao desgaste resulta de uma abordagem integrada que envolve a concepção estrutural química, a otimização do desempenho físico e modificações funcionais.

Estrutura química e base molecular da resistência ao desgaste

1.Alta densidade de ligação cruzada

• O poliespártico forma uma rede tridimensional cruzada através da reação entre isocyanatos e ésteres aspárticos.A pequena distância entre as ligações transversais (escala nanométrica) cria fortes forças intermoleculares, formando uma "malha de reforço" rígida que resiste à quebra da cadeia molecular devido ao atrito.
• Densidade de ligação cruzada comparativa: a densidade de ligação cruzada do poliespártico é 3-5 vezes superior à das resinas epóxi tradicionais, aumentando significativamente a dureza da superfície (Shore D 70-85).

2Sinergia dos segmentos duros e moles

• Segmentos duros: Segmentos de carbamato (-NH-CO-O-) formados pela reação de isocianatos e ésteres aspárticos fornecem suporte estrutural rígido.
• Segmentos macios: segmentos de poliéter ou poliéster (por exemplo, PTMG) fornecem elasticidade, absorvendo energia de impacto para evitar o desgaste frágil.
• Efeito sinérgico: os segmentos duros resistem aos arranhões da superfície, enquanto os segmentos macios distribuem o estresse, reduzindo o desgaste da fadiga.

3Orientação da cadeia molecular

Durante o curado, as cadeias moleculares se alinham de forma ordenada ao longo da direção do estresse, formando uma estrutura "auto-reforçada" que aumenta a resistência ao corte e ao desgaste do abrasivo.

Propriedades físicas e modificação funcional

1. Equilíbrio de alta dureza e dureza

• Dureza: Shore D 70-85 (resinas epóxi tradicionais: D 60-70), comparável aos plásticos duros como o nylon, resistindo efetivamente aos arranhões de ferramentas metálicas.
• Durabilidade: alongamento na ruptura > 300%, evitando a quebra frágil comum nos revestimentos cerâmicos sob impacto.

2Reforço com enchimentos funcionais

• Areia de quartzo (SiO)₂): A adição de areia de quartzo (tamanho de partícula 80-120 malhas) aumenta a dureza da superfície, reduzindo a abrasão de Taber para menos de 20 mg.
• Carbide de silício (SiC): partículas de carbide de silício de tamanho nano preenchem poros de rede interligados, reduzindo o coeficiente de atrito (μ < 0,4).
• Aditivos anti-desgaste: politetrafluoroetileno (PTFE) ou dissulfeto de molibdênio (MoS)₂) reduzem o atrito da superfície, criando um efeito de "auto-lubrificação".

3.Densidade superficial

As formulações sem solventes e o curado rápido resultam em uma superfície não porosa, impedindo que as partículas abrasivas se incorporem e causem desgaste acelerado.

Dados empíricos sobre a resistência ao desgaste

1.Teste de abrasão de Taber (ASTM D4060)

• Polyaspartic: roda CS-10, carga de 1000 g, menos de 40 mg de desgaste após 1000 ciclos.
• Resina epoxi: superior a 100 mg em condições idênticas.
• Concreto: superior a 500 mg.

2.Teste de abrasão com areia (ASTM D968)

Os revestimentos poliespárticos requerem > 50 L de areia para passarem por uma espessura de 1 mm, o triplo dos revestimentos epóxi convencionais.

3Verificação prática no terreno

• Caso 1: O piso da oficina de fabrico de automóveis apresentou uma profundidade de desgaste da superfície < 0,1 mm após 3 anos (200 passagens de empilhadeira por dia).
• Caso 2: O piso da área de carga do aeroporto não necessitou de manutenção durante 10 anos, sem polvilhar ou descascar.

Comparação com os materiais tradicionais

Estratégias de otimização para resistência ao desgaste

1.Desenho da formulação

• Distribuição do gradiente de enchimento: areia de quartzo grosseira na camada de base (resistência à compressão), nano SiC na camada superior (resistência ao desgaste).
• Modificação de endurecimento: a introdução de elastômeros (por exemplo, pré-polímeros PU) aumenta a resistência ao impacto e evita o desgaste por fadiga.

2Processo de candidatura

• Revestimento multicamadas: Primer (selagem da base) + revestimento intermediário (reforço de quartzo) + revestimento superior (camada lisa resistente ao desgaste).
• Preparação da superfície: pulverização ou moagem da superfície da base até ao grau Sa2.5 (GB 8923-2011), garantindo uma aderência > 5 MPa.

3Adaptação ao ambiente

• Ambientes de alta temperatura: Incorporar preenchimentos resistentes ao calor (por exemplo, microesferas cerâmicas) para evitar suavização e desgaste acelerado.
• Ambientes de baixa temperatura: utilizar segmentos de poliéter com baixa temperatura de transição de vidro (Tg) para manter a dureza a baixas temperaturas.

Modos de falha e soluções

1- Riscos na superfície.

Causa: partículas duras (por exemplo, espinhos de metal) que causam arranhões.

Solução: Limpeza regular; adicionar PTFE para reduzir o atrito.

2- Desgaste por fadiga.

Causa: Cargas cíclicas de alta frequência que causam ruptura da cadeia molecular.

Solução: Aumentar a densidade de ligação cruzada ou introduzir ligações de ligação cruzada dinâmicas (por exemplo, ligações de Diels-Alder) para auto-reparação.

3.Corrosião Química

Causa: substâncias ácidas ou alcalinas que corroem a superfície do revestimento.

Solução: adicionar resina de fluorocarbonetos para aumentar a resistência química.

A resistência ao desgaste do poliespártico é resultado de sua rede altamente interligada, segmentos duros-macios sinérgicos e reforço funcional de preenchimento.Com design molecular otimizado e modificações de engenharia, seu desempenho de desgaste pode superar os materiais tradicionais em 3-5 vezes, tornando-o ideal para cenários de alto desgaste.Os avanços na tecnologia de auto-reparação e nos nano-compositos irão aumentar ainda mais a sua durabilidade e adaptabilidade no futuro.

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