ポリスパルチックの腐食耐性機構

ポリウレアの耐食性は、その緻密な架橋構造、化学的慣性、および機能設計に由来し、酸、塩基、塩、溶剤など、さまざまな腐食性媒体に耐えることができます。

分子構造と化学的慣性

1. 高度な架橋ネットワーク構造

• ポリウレアは、イソシアネート（-NCO）とアスパラギン酸エステル（-NH₂）の反応を通じて、三次元架橋ネットワークを形成します。小さな分子間隔（<1 nm）は、H⁺、OH⁻、Cl⁻などの腐食性イオンの浸透を効果的にブロックします。
• 架橋密度：従来のエポキシ樹脂の2〜3倍で、気孔率は<0.1％です。

2. 脂肪族イソシアネートの化学的安定性

• 脂肪族イソシアネート（HDI、IPDIなど）には二重結合やベンゼン環が含まれていないため、芳香族イソシアネートに共通する酸化反応を回避できます。
• 加水分解安定性：ウレタン結合（-NH-CO-O-）は高い加水分解活性化エネルギーを示し、エステル結合と比較して酸性またはアルカリ性条件下で優れた安定性を提供します。

3. 機能性側鎖設計

• 疎水性基（フッ素化炭素鎖、シロキサン）をアスパラギン酸エステル側鎖に組み込むことができ、表面エネルギー（接触角>100°）を低減し、腐食性媒体の吸着と浸透を制限します。

複数の保護メカニズム

1. 物理的バリア効果

• 連続的で気孔のないコーティングは、腐食性物質の拡散を妨げます（透過係数<1×10^{-13 cm2/s）、基材（金属、コンクリート）の電気化学的腐食を遅らせます。}
• 例：40％硫酸に5年間さらされた化学工場の内槽コーティングは、基材の腐食を示しませんでした。

2. 化学的パッシベーション保護

• 架橋ネットワーク内の極性基（アミノ基、エステル基）は、金属基材と配位結合を形成し、陽極（金属溶解）および陰極（酸素還元）反応を阻害します。
• 電気化学試験：ポリウレアコーティングは、腐食電流密度（Icorr）<1×10^{-9 A/cm²（裸鋼と比較して1×10-6 A/cm²）を示し、99.9％以上の保護効率を達成しています。}

3. 自己修復と膨潤抵抗

• ウレタン結合内の動的水素結合は、局所的に損傷した場合に部分的に再編成され、亀裂の伝播を遅らせます。
• 膨潤抵抗：架橋ネットワークは、溶剤膨潤（CH₃COCH₃、キシレンなど）を20％）よりも大幅に低くなっています。

測定された腐食性能データ

従来の材料との比較

実際のアプリケーションシナリオ

1. 化学設備の保護

例：硫酸貯蔵タンクコーティング（2mm厚）は、60℃で40％H₂SO₄の下で8年以上完全性を維持し、コーティングの完全性は95％を超えています。

2. 海洋工学

例：鋼橋コーティングは、5％NaCl塩水噴霧および湿熱サイクル（ASTM D5894）に耐え、25年の耐久性で設計されています。

3. 石油およびガスパイプライン

例：パイプラインコーティングは、H₂S、CO₂、および微生物による土壌腐食に抵抗し、メンテナンス間隔を3倍に延長します。

4. 電気めっきワークショップの床

例：クロム酸およびシアン化物溶液の流出に耐え、10年以上持続する漏れのない床を提供します。

今後の技術的強化

1. ナノ複合材料の改質

グラフェンまたはモンモリロナイトナノ粒子を組み込むことで、コーティング密度が向上し、透過性が<1×10^{-14 cm²/sに低下します。}

2. バイオベースの耐食性材料

植物由来のアスパラギン酸エステル（ヒマシ油誘導体など）を利用して、環境への優しさと耐食性のバランスを取ります。

3. スマート応答性コーティング

腐食性媒体に遭遇したときに阻害剤（ベンゾトリアゾールなど）を放出するpH感受性コーティングを開発し、能動的保護を可能にします。

ポリウレアの優れた耐食性は、その緻密な架橋構造、化学的慣性、および多機能相乗効果に起因します。媒体の浸透を防ぎ、基材表面をパッシベーションし、動的自己修復メカニズムを採用することにより、ポリウレアは、石油化学、海洋、エネルギー分野で好ましい保護材料となる、極端な環境下で卓越した耐久性を示します。ナノテクノロジーとスマートマテリアルとの今後の統合は、さらなる強化を約束し、産業施設に長寿命化とメンテナンスコストの削減を提供します。

Feiyangは、30年間ポリウレアコーティングの原料の製造を専門としており、ポリウレア樹脂、硬化剤、およびコーティング配合物を提供できます。

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当社の製品リスト：

• ポリウレア樹脂
• イソシアネート硬化剤
• エポキシ硬化剤
• 特殊化学品

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