အောင်မြင်မှုနှင့် ဆန်းသစ်တီထွင်မှု- ၂၀၂၅ ခုနှစ်တွင် ရေမှတစ်ဆင့် ပျံ့နှံ့နိုင်သော ပိုလီယူရီသိန်း အလွှာနည်းပညာ၏ တိုးတက်မှုလမ်းကြောင်း

၂၀၂၅ ခုနှစ်တွင် အပေါ်ယံလွှာလုပ်ငန်းသည် “စိမ်းလန်းသောအသွင်ပြောင်းခြင်း” နှင့် “စွမ်းဆောင်ရည်မြှင့်တင်ခြင်း” ဟူသော ရည်မှန်းချက်နှစ်ခုဆီသို့ အရှိန်အဟုန်ဖြင့် ချီတက်လျက်ရှိသည်။ မော်တော်ကားနှင့် ရထားပို့ဆောင်ရေးကဲ့သို့သော အဆင့်မြင့် အပေါ်ယံလွှာနယ်ပယ်များတွင် ရေမှတစ်ဆင့်စီးဆင်းသော အပေါ်ယံလွှာများသည် ၎င်းတို့၏ VOC ထုတ်လွှတ်မှုနည်းပါးခြင်း၊ ဘေးကင်းမှုနှင့် အဆိပ်အတောက်မရှိခြင်းတို့ကြောင့် “အခြားရွေးချယ်စရာများ” မှ “အဓိကရွေးချယ်မှုများ” သို့ ပြောင်းလဲလာခဲ့သည်။ သို့သော်၊ ပြင်းထန်သောအသုံးချမှုအခြေအနေများ၏ လိုအပ်ချက်များ (ဥပမာ၊ စိုထိုင်းဆမြင့်မားခြင်းနှင့် ပြင်းထန်သောချေးခြင်း) နှင့် အသုံးပြုသူများ၏ အပေါ်ယံလွှာကြာရှည်ခံမှုနှင့် လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းအတွက် မြင့်မားသောလိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းရန်အတွက် ရေမှတစ်ဆင့်စီးဆင်းသော polyurethane (WPU) အပေါ်ယံလွှာများတွင် နည်းပညာတိုးတက်မှုများသည် ဆက်လက်ဖြစ်ပေါ်နေပါသည်။ ၂၀၂၅ ခုနှစ်တွင် ဖော်မြူလာအကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၊ ဓာတုဗေဒပြုပြင်မွမ်းမံခြင်းနှင့် လုပ်ဆောင်ချက်ဒီဇိုင်းတို့တွင် စက်မှုလုပ်ငန်းဆန်းသစ်တီထွင်မှုများသည် ဤကဏ္ဍသို့ အသက်ဝင်မှုအသစ်များကို ထိုးသွင်းပေးခဲ့သည်။

အခြေခံစနစ်ကို ပိုမိုနက်ရှိုင်းစေခြင်း- “အချိုးအစားချိန်ညှိခြင်း” မှ “စွမ်းဆောင်ရည်ဟန်ချက်ညီမှု” အထိ

လက်ရှိရေဖြင့်ဖုံးအုပ်ထားသော အပေါ်ယံလွှာများတွင် “စွမ်းဆောင်ရည်ဦးဆောင်သူ” အဖြစ်၊ အပိုင်းနှစ်ပိုင်းပါ ရေဖြင့်ဖုံးအုပ်ထားသော polyurethane (WB 2K-PUR) သည် အဓိကစိန်ခေါ်မှုတစ်ရပ်နှင့် ရင်ဆိုင်နေရသည်- polyol စနစ်များ၏ အချိုးအစားနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို ဟန်ချက်ညီအောင်ထိန်းညှိခြင်း။ ယခုနှစ်တွင် သုတေသနအဖွဲ့များသည် polyether polyol (PTMEG) နှင့် polyester polyol (P1012) တို့၏ ပေါင်းစပ်အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို နက်နက်ရှိုင်းရှိုင်း လေ့လာစူးစမ်းခဲ့ကြသည်။

ရိုးရာအစဉ်အလာအရ၊ polyester polyol သည် မော်လီကျူးများအကြား ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများ သိပ်သည်းမှုကြောင့် အပေါ်ယံလွှာ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာအစွမ်းသတ္တိနှင့် သိပ်သည်းဆကို မြှင့်တင်ပေးသော်လည်း၊ အလွန်အကျွံထည့်သွင်းခြင်းသည် ester အုပ်စုများ၏ ရေဓာတ်ပါဝင်မှု ပြင်းထန်မှုကြောင့် ရေခံနိုင်ရည်ကို လျော့ကျစေသည်။ P1012 သည် polyol စနစ်၏ 40% (g/g) ကို ထည့်သွင်းသောအခါ၊ “ရွှေချိန်ခွင်လျှာ” ကို ရရှိကြောင်း စမ်းသပ်ချက်များအရ အတည်ပြုခဲ့သည်- ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများသည် ရေဓာတ်ပါဝင်မှု အလွန်အကျွံမရှိဘဲ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ crosslink သိပ်သည်းဆကို မြှင့်တင်ပေးပြီး ဆားရည်ဖြန်းဒဏ်ခံနိုင်ရည်၊ ရေခံနိုင်ရည်နှင့် ဆွဲဆန့်အား အပါအဝင် အပေါ်ယံလွှာ၏ ပြီးပြည့်စုံသော စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ပေးသည်။ ဤနိဂုံးချုပ်ချက်သည် WB 2K-PUR အခြေခံဖော်မြူလာဒီဇိုင်းအတွက် အထူးသဖြင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ချေးခံနိုင်ရည် နှစ်မျိုးလုံး လိုအပ်သော မော်တော်ကားကိုယ်ထည်နှင့် ရထားလမ်းယာဉ်သတ္တုအစိတ်အပိုင်းများကဲ့သို့သော အခြေအနေများအတွက် ရှင်းလင်းသောလမ်းညွှန်ချက်ကို ပေးစွမ်းသည်။

“တောင့်တင်းမှုနှင့် ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိမှုကို ပေါင်းစပ်ခြင်း”: ဓာတုဗေဒပြုပြင်မွမ်းမံမှုသည် လုပ်ဆောင်ချက်ဆိုင်ရာ နယ်နိမိတ်အသစ်များကို ဖွင့်လှစ်ပေးသည်

အခြေခံအချိုးအစား အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းသည် “အသေးစိတ်ချိန်ညှိမှု” တစ်ခုဖြစ်သော်လည်း၊ ဓာတုဗေဒပြုပြင်မွမ်းမံခြင်းသည် ရေမှတစ်ဆင့်ကူးစက်သော polyurethane အတွက် “အရည်အသွေးဆိုင်ရာ ခုန်ပျံကျော်လွှားမှု” ကို ကိုယ်စားပြုသည်။ ယခုနှစ်တွင် ပြုပြင်မွမ်းမံမှုလမ်းကြောင်းနှစ်ခု ထင်ရှားခဲ့သည်-

လမ်းကြောင်း ၁: Polysiloxane နှင့် Terpene Derivatives များဖြင့် ပေါင်းစပ်ပေါင်းစပ် မြှင့်တင်ခြင်း

မျက်နှာပြင်စွမ်းအင်နည်းသော polysiloxane (PMMS) နှင့် hydrophobic terpene derivatives များပေါင်းစပ်ခြင်းသည် WPU ကို “superhydrophobicity + high rigidity” ဟူသော ဂုဏ်သတ္တိနှစ်မျိုးရရှိစေသည်။ သုတေသီများသည် 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane နှင့် octamethylcyclotetrasiloxane တို့ကို အသုံးပြု၍ hydroxyl-terminated polysiloxane (PMMS) ကို ပြင်ဆင်ပြီးနောက် UV-initiated thiol-ene click reaction မှတစ်ဆင့် isobornyl acrylate (ဇီဝဒြပ်ထုမှဆင်းသက်လာသော camphene ၏ derivative) ကို PMMS side chains များပေါ်သို့ graft လုပ်ကာ terpene-based polysiloxane (PMMS-I) ကို ဖွဲ့စည်းပေးခဲ့သည်။

ပြုပြင်ထားသော WPU သည် သိသာထင်ရှားသော တိုးတက်မှုများကို ပြသခဲ့သည်- ရေထိတွေ့ထောင့်သည် 70.7° မှ 101.2° အထိ မြင့်တက်လာသည် (ကြာရွက်ကဲ့သို့ superhydrophobicity နီးကပ်လာသည်)၊ ရေစုပ်ယူမှုသည် 16.0% မှ 6.9% အထိ ကျဆင်းသွားပြီး မာကျောသော terpene လက်စွပ်ဖွဲ့စည်းပုံကြောင့် tensile strength သည် 4.70MPa မှ 8.82MPa အထိ မြင့်တက်လာခဲ့သည်။ Thermogravimetric analysis ကလည်း အပူချိန်တည်ငြိမ်မှု တိုးတက်လာကြောင်း ဖော်ပြသည်။ ဤနည်းပညာသည် ရထားလမ်းသယ်ယူပို့ဆောင်ရေး အပြင်ဘက်အစိတ်အပိုင်းများဖြစ်သည့် အမိုးပြားများနှင့် ဘေးဘက်စကတ်များအတွက် ပေါင်းစပ်ထားသော “အစွန်းအထင်းကာကွယ်ခြင်း + ရာသီဥတုဒဏ်ခံနိုင်သော” ဖြေရှင်းချက်ကို ပေးဆောင်သည်။

လမ်းကြောင်း ၂: Polyimine Crosslinking သည် “ကိုယ်တိုင်ကုသခြင်း” နည်းပညာကို ဖြစ်စေသည်

အပေါ်ယံလွှာများတွင် ကိုယ်တိုင်ပြန်လည်ကုစားခြင်းသည် ရေပန်းစားသောနည်းပညာတစ်ခုအဖြစ် ပေါ်ထွက်လာခဲ့ပြီး ယခုနှစ်သုတေသနသည် WPU ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ပေါင်းစပ်ကာ “မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည် + ကိုယ်တိုင်ပြန်လည်ကုစားနိုင်စွမ်း” တွင် နှစ်ထပ်တိုးတက်မှုများကို ရရှိခဲ့သည်။ polybutylene glycol (PTMG)၊ isophorone diisocyanate (IPDI) နှင့် polyimine (PEI) တို့ဖြင့် crosslinker အဖြစ်ပြင်ဆင်ထားသော crosslinked WPU သည် အထင်ကြီးလောက်သော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို ပြသခဲ့သည်- 17.12MPa ၏ tensile strength နှင့် 512.25% ၏ elongation at break (ရော်ဘာပျော့ပြောင်းမှုနှင့် နီးစပ်သည်)။

အရေးကြီးသည်မှာ ၃၀°C တွင် ၂၄ နာရီအတွင်း အပြည့်အဝ ပြန်လည်ကောင်းမွန်လာပြီး ပြုပြင်ပြီးနောက် 3.26MPa ဆန့်နိုင်အားနှင့် 450.94% ဆန့်နိုင်အားအထိ ပြန်လည်ကောင်းမွန်လာပါသည်။ ထို့ကြောင့် မော်တော်ကားဘမ်ပါများနှင့် ရထားပို့ဆောင်ရေး အတွင်းပိုင်းများကဲ့သို့သော ခြစ်ရာများဖြစ်လွယ်သော အစိတ်အပိုင်းများအတွက် အလွန်သင့်လျော်ပြီး ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှုကုန်ကျစရိတ်များကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးပါသည်။

“နာနိုစကေး ဉာဏ်ရည်ထက်မြက်သော ထိန်းချုပ်မှု”: အစွန်းအထင်းကာကွယ်သည့် အပေါ်ယံလွှာများအတွက် “မျက်နှာပြင်တော်လှန်ရေး”

ဂရပ်ဖီတီဆန့်ကျင်ရေးနှင့် သန့်ရှင်းရေးလုပ်ရလွယ်ကူမှုတို့သည် အဆင့်မြင့်အပေါ်ယံလွှာများအတွက် အဓိကလိုအပ်ချက်များဖြစ်သည်။ ယခုနှစ်တွင် “အရည်ကဲ့သို့သော PDMS နာနိုရေပူစမ်းများ” ကိုအခြေခံသည့် အစွန်းအထင်းဒဏ်ခံနိုင်သော အပေါ်ယံလွှာ (NP-GLIDE) သည် အာရုံစိုက်မှုကို ဆွဲဆောင်ခဲ့သည်။ ၎င်း၏ အဓိကမူတွင် graft copolymer polyol-g-PDMS မှတစ်ဆင့် ရေတွင်ပျံ့နှံ့နိုင်သော polyol ကျောရိုးပေါ်သို့ polydimethylsiloxane (PDMS) ဘေးချင်းကွင်းဆက်များကို graft copolymer polyol-g-PDMS မှတစ်ဆင့် ချိတ်ဆက်ပြီး အချင်း 30nm ထက်သေးငယ်သော “နာနိုရေပူစမ်းများ” ကို ဖန်တီးခြင်းပါဝင်သည်။

ဤနာနိုရေကန်များတွင် PDMS ကြွယ်ဝမှုသည် အပေါ်ယံလွှာကို “အရည်ကဲ့သို့သော” မျက်နှာပြင်ကိုပေးသည်—23mN/m အထက် မျက်နှာပြင်တင်းအား (ဥပမာ၊ ကော်ဖီ၊ ဆီအစွန်းအထင်းများ) ရှိသော စမ်းသပ်အရည်အားလုံးသည် အမှတ်အသားများမကျန်ဘဲ လျှောကျသွားသည်။ 3H မာကျောမှု (သာမန်ဖန်နှင့်နီးစပ်သည်) ရှိသော်လည်း အပေါ်ယံလွှာသည် အလွန်ကောင်းမွန်သော အစွန်းအထင်းကာကွယ်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။

ထို့အပြင် “ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအတားအဆီး + အပျော့စားသန့်ရှင်းရေး” ဂရပ်ဖီတီဆန့်ကျင်ရေးဗျူဟာတစ်ခုကို အဆိုပြုခဲ့သည်- ဖလင်သိပ်သည်းဆကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် ဂရပ်ဖီတီထိုးဖောက်မှုကို ကာကွယ်ရန် HDT-အခြေခံ polyisocyanate ထဲသို့ IPDI trimer ကို မိတ်ဆက်ခြင်း၊ ဆီလီကွန်/ဖလိုရင်းအပိုင်းအစများ၏ ရွှေ့ပြောင်းမှုကို ထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့် မျက်နှာပြင်စွမ်းအင်နည်းပါးမှုကို ကြာရှည်ခံစေရန် သေချာစေသည်။ တိကျသော crosslink သိပ်သည်းဆထိန်းချုပ်မှုအတွက် DMA (Dynamic Mechanical Analysis) နှင့် interface ရွှေ့ပြောင်းမှုလက္ခဏာအတွက် XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) တို့ဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသော ဤနည်းပညာသည် စက်မှုလုပ်ငန်းအတွက် အသင့်ဖြစ်နေပြီဖြစ်ပြီး မော်တော်ကားဆေးနှင့် 3C ထုတ်ကုန်အခွံများတွင် အစွန်းအထင်းဆန့်ကျင်ရေးအတွက် စံနှုန်းသစ်တစ်ခု ဖြစ်လာရန် မျှော်လင့်ရသည်။

နိဂုံးချုပ်

၂၀၂၅ ခုနှစ်တွင် WPU အပေါ်ယံလွှာနည်းပညာသည် “တစ်ခုတည်းသောစွမ်းဆောင်ရည်တိုးတက်မှု” မှ “ဘက်စုံလုပ်ဆောင်ချက်ပေါင်းစပ်မှု” သို့ ရွေ့လျားနေပါသည်။ အခြေခံဖော်မြူလာအကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၊ ဓာတုဗေဒပြုပြင်မွမ်းမံမှုအောင်မြင်မှုများ သို့မဟုတ် လုပ်ဆောင်နိုင်သောဒီဇိုင်းဆန်းသစ်တီထွင်မှုများမှတစ်ဆင့်ဖြစ်စေ၊ အဓိကယုတ္တိဗေဒသည် “ပတ်ဝန်းကျင်နှင့်သဟဇာတဖြစ်မှု” နှင့် “မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်” တို့ကို ပေါင်းစပ်အသုံးပြုခြင်းအပေါ် အခြေခံသည်။ မော်တော်ကားနှင့် ရထားပို့ဆောင်ရေးကဲ့သို့သော စက်မှုလုပ်ငန်းများအတွက်၊ ဤနည်းပညာတိုးတက်မှုများသည် အပေါ်ယံလွှာသက်တမ်းကို တိုးချဲ့ပြီး ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှုကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချပေးရုံသာမက “စိမ်းလန်းသောထုတ်လုပ်မှု” နှင့် “အဆင့်မြင့်အသုံးပြုသူအတွေ့အကြုံ” တို့တွင် နှစ်ထပ်အဆင့်မြှင့်တင်မှုများကိုလည်း မောင်းနှင်ပါသည်။