في عام ٢٠٢٥، تتسارع وتيرة صناعة الطلاء نحو تحقيق هدفين رئيسيين هما "التحول الأخضر" و"الارتقاء بالأداء". في مجالات الطلاء المتطورة، مثل السيارات والنقل بالسكك الحديدية، تطورت الطلاءات المائية من مجرد "خيارات بديلة" إلى "خيارات شائعة" بفضل انخفاض انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة، وسلامتها، وعدم سميتها. ومع ذلك، لتلبية متطلبات ظروف الاستخدام القاسية (مثل الرطوبة العالية والتآكل الشديد) ومتطلبات المستخدمين المتزايدة لمتانة الطلاء وفعاليته، تتواصل التطورات التكنولوجية في طلاءات البولي يوريثان المائية (WPU) بوتيرة متسارعة. في عام ٢٠٢٥، ضخت ابتكارات الصناعة في تحسين التركيبات، والتعديل الكيميائي، والتصميم الوظيفي، حيوية جديدة في هذا القطاع.
تعميق النظام الأساسي: من "ضبط النسبة" إلى "توازن الأداء"
باعتباره "الرائد في الأداء" بين الطلاءات المائية الحالية، يواجه البولي يوريثان المائي ثنائي المكونات (WB 2K-PUR) تحديًا أساسيًا يتمثل في موازنة نسبة وأداء أنظمة البوليول. هذا العام، أجرت فرق بحثية دراسة معمقة للتأثيرات التآزرية للبولي إيثر بوليول (PTMEG) والبوليستر بوليول (P1012).
تقليديًا، يُعزز بوليول البوليستر القوة الميكانيكية للطلاء وكثافته بفضل الروابط الهيدروجينية الكثيفة بين الجزيئات، إلا أن الإضافة المفرطة تُقلل من مقاومة الماء نظرًا لشدة محبة مجموعات الإستر للماء. وقد أثبتت التجارب أنه عندما يُمثل P1012 نسبة 40% (جم/جم) من نظام البوليول، يتحقق "توازن مثالي": إذ تزيد الروابط الهيدروجينية من كثافة الروابط الفيزيائية دون زيادة محبة الماء، مما يُحسّن الأداء الشامل للطلاء، بما في ذلك مقاومة رذاذ الملح، ومقاومة الماء، وقوة الشد. يُقدم هذا الاستنتاج إرشادات واضحة لتصميم الصيغة الأساسية لـ WB 2K-PUR، خاصةً في حالات مثل هياكل السيارات والأجزاء المعدنية لمركبات السكك الحديدية التي تتطلب أداءً ميكانيكيًا ومقاومة للتآكل.
"الجمع بين الصلابة والمرونة": التعديل الكيميائي يفتح آفاقًا وظيفية جديدة
في حين أن تحسين النسبة الأساسية يُعدّ "تعديلاً دقيقاً"، فإن التعديل الكيميائي يُمثّل "قفزة نوعية" في البولي يوريثان المائي. وقد برز مساران للتعديل هذا العام:
المسار 1: التعزيز التآزري باستخدام مشتقات البولي سيلوكسان والتربين
يمنح الجمع بين بولي سيلوكسان منخفض الطاقة السطحية (PMMS) ومشتقات التربين الكارهة للماء مادة البولي سيلوكسان المنتهي بالهيدروكسيل (WPU) خواصًا مزدوجة تتمثل في "فرط كراهية الماء + صلابة عالية". حضّر الباحثون بولي سيلوكسان المنتهي بالهيدروكسيل (PMMS) باستخدام 3-مركابتوبروبيل ميثيل ثنائي ميثوكسي سيلان وأوكتاميثيل سيكلوتيتراسيلوكسان، ثم طُعم أكريلات إيزوبورنيل (مشتق من الكامفين المشتق من الكتلة الحيوية) على سلاسل جانبية من PMMS عبر تفاعل نقرة ثيول-إين مُفعّل بالأشعة فوق البنفسجية لتكوين بولي سيلوكسان قائم على التربين (PMMS-I).
أظهرت وحدة معالجة المياه المُعدّلة تحسينات ملحوظة: ارتفعت زاوية تلامس الماء الساكن من 70.7 درجة إلى 101.2 درجة (ما يُقارب درجة كراهية الماء الفائقة الشبيهة بورقة اللوتس)، وانخفض امتصاص الماء من 16.0% إلى 6.9%، وارتفعت قوة الشد من 4.70 ميجا باسكال إلى 8.82 ميجا باسكال بفضل هيكل حلقة التربين الصلبة. كما كشف التحليل الوزني الحراري عن ثبات حراري مُحسّن. تُوفر هذه التقنية حلاً متكاملاً "مضادًا للاتساخ ومقاومًا للعوامل الجوية" للأجزاء الخارجية لأنظمة النقل بالسكك الحديدية، مثل ألواح السقف والعتبات الجانبية.
المسار 2: الربط المتشابك للبولي إيمين يُمكّن تقنية "الشفاء الذاتي"
برزت تقنية الشفاء الذاتي كتقنية شائعة في مجال الطلاء، وقد دمج بحث هذا العام هذه التقنية مع الأداء الميكانيكي لـ WPU لتحقيق اختراقات مزدوجة في "الأداء العالي + القدرة على الشفاء الذاتي". أظهرت WPU المتشابكة، المُحضرة باستخدام بولي بوتيلين جليكول (PTMG)، وثنائي إيزوسيانات الأيزوفورون (IPDI)، والبولي إيمين (PEI) كمادة رابطة، خصائص ميكانيكية مبهرة: قوة شد تبلغ 17.12 ميجا باسكال، واستطالة عند الكسر تبلغ 512.25% (قريبة من مرونة المطاط).
الأهم من ذلك، أنه يحقق شفاءً ذاتيًا كاملاً خلال 24 ساعة عند درجة حرارة 30 درجة مئوية، حيث يستعيد قوة شد تبلغ 3.26 ميجا باسكال واستطالة بنسبة 450.94% بعد الإصلاح. هذا يجعله مناسبًا جدًا للأجزاء المعرضة للخدش، مثل مصدات السيارات وداخلية عربات السكك الحديدية، مما يقلل تكاليف الصيانة بشكل كبير.
"التحكم الذكي النانوي": ثورة في مجال الطلاءات المضادة للتراكم
يُعدّ منع الكتابة على الجدران وسهولة التنظيف من المتطلبات الأساسية للطلاءات عالية الجودة. هذا العام، لفت طلاء مقاوم للاتساخ (NP-GLIDE)، مصنوع من "تجمعات نانوية من PDMS شبيهة بالسائل"، الأنظار. يعتمد مبدأه الأساسي على تطعيم سلاسل جانبية من بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS) على هيكل بوليول قابل للتشتت في الماء عبر كوبوليمر التطعيم بوليول-جي-PDMS، مما يُشكّل "تجمعات نانوية" قطرها أقل من 30 نانومتر.
يُعطي إثراء PDMS في هذه التجمعات النانوية الطلاء سطحًا "يشبه السائل" - جميع سوائل الاختبار ذات التوتر السطحي الذي يزيد عن 23 ميكرونيوتن/متر (مثل بقع القهوة والزيت) تنزلق دون ترك أي علامات. على الرغم من صلابته البالغة 3H (قريبة من الزجاج العادي)، يحافظ الطلاء على أداء ممتاز في مقاومة الأوساخ.
بالإضافة إلى ذلك، طُرحت استراتيجية لمكافحة الكتابة على الجدران تعتمد على "حاجز مادي + تنظيف خفيف": إدخال ثلاثي IPDI في بولي إيزوسيانات HDT لتعزيز كثافة الطبقة ومنع اختراق الكتابة على الجدران، مع التحكم في انتقال شرائح السيليكون/الفلور لضمان طاقة سطحية منخفضة تدوم طويلًا. وبدمجها مع التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) للتحكم الدقيق في كثافة الروابط المتقاطعة، ومطيافية الأشعة السينية الضوئية الإلكترونية (XPS) لتوصيف انتقال الواجهة، أصبحت هذه التقنية جاهزة للتصنيع، ومن المتوقع أن تُصبح معيارًا جديدًا لمكافحة التلوث في دهانات السيارات وأغلفة منتجات 3C.
خاتمة
في عام ٢٠٢٥، ستنتقل تقنية طلاء WPU من "تحسين الأداء الفردي" إلى "التكامل متعدد الوظائف". سواءً من خلال تحسين التركيبة الأساسية، أو التطورات في التعديلات الكيميائية، أو ابتكارات التصميم الوظيفي، يتمحور المنطق الأساسي حول التآزر بين "الصديقة للبيئة" و"الأداء العالي". بالنسبة لصناعات مثل صناعة السيارات والنقل بالسكك الحديدية، لا تقتصر هذه التطورات التكنولوجية على إطالة عمر الطلاء وتقليل تكاليف الصيانة فحسب، بل تدفع أيضًا إلى تطوير مزدوج في "التصنيع الأخضر" و"تجربة المستخدم الراقية".
وقت النشر: ١٤ نوفمبر ٢٠٢٥