Традиционные двухкомпонентные эпоксидные смолы, широко применяемые в промышленности, зачастую сопряжены с рядом серьезных недостатков. Ошибки в пропорциях смешивания компонентов, ограниченное «время жизни» после смешивания, нестабильность процесса отверждения и необходимость немедленного использования приводят к нежелательным отходам и снижению эффективности производственных процессов.
В качестве альтернативы были предложены однокомпонентные эпоксидные смолы, обладающие рядом преимуществ. Они поставляются в готовом к применению виде, что значительно упрощает процесс использования, сокращает время обработки и обеспечивает стабильное качество благодаря заводскому пре-миксу. В основе их действия лежат так называемые латентные отвердители, активация которых происходит только при определенных условиях, например, при нагреве или воздействии ультрафиолетового излучения. Это обеспечивает однокомпонентным эпоксидным смолам значительно более длительный срок хранения по сравнению с двухкомпонентными аналогами.
Однако, даже однокомпонентные эпоксидные смолы предыдущего поколения не были лишены недостатков. Их стабильность при хранении при комнатной температуре оставалась ограниченной, как правило, не превышая 25°C. Проблемы хранения обострялись при повышении температуры, а также существовал риск возгорания, что ограничивало область их применения в условиях повышенных требований к безопасности.
Революционным решением стала разработка инновационного однокомпонентного эпоксидного состава «Эпоксид/MXene", созданного исследовательской группой доктора Чжэу Кима из Корейского института науки и технологий (KIST) в сотрудничестве с командой профессора Чонмина Ку из Университета Сунгкюнгван.
В основе нового материала лежит комбинация эпоксидной смолы, полимерных частиц латентного отвердителя на основе имидазола и двухмерного наноматериала MXene. Ключевой особенностью разработки является применение латентного отвердителя с подавленной реакционной способностью как на физическом, так и на химическом уровне.
Результатом стало значительное увеличение срока хранения нового состава. «Эпоксид/MXene" сохраняет стабильность более 180 дней при высокой температуре 60°C. Для сравнения, традиционные однокомпонентные эпоксидные смолы сохраняют стабильность лишь около 40 дней при температуре 25°C. Это демонстрирует выдающийся прогресс в области высокотемпературной стабильности хранения.
Внедрение MXene также обеспечило резкое повышение пожаробезопасности материала. Предельный кислородный индекс (LOI) был увеличен на 12%, а пиковая скорость тепловыделения (pHRR) снижена на 85%. Новый состав достиг наивысшего рейтинга огнестойкости V0, что является существенным улучшением по сравнению с традиционными продуктами и значительно снижает пожароопасность в промышленных условиях.
Кроме того, MXene придал материалу улучшенные электропроводность и термическую стабильность.
Механические характеристики «Эпоксид/MXene" также были значительно улучшены. Прочность на разрыв возросла на 46%, а ударная вязкость – на впечатляющие 158%. Это гарантирует не только стабильность, но и повышенную долговечность материала в различных условиях эксплуатации.
Повышенные характеристики материала обусловлены механизмом, основанным на реакции Дильса-Альдера латентного отвердителя и каталитических свойствах MXene.
Новый эпоксидный состав открывает широкие перспективы для применения в различных областях промышленности. Он может использоваться в качестве высокоэффективных клеев, защитных покрытий и материалов для электромагнитного экранирования. «Эпоксид/MXene" также рассматривается в качестве перспективного материала для создания композитов нового поколения с высокими эксплуатационными характеристиками для телекоммуникационной, электронной и строительной отраслей.
В дальнейшем исследователи планируют использовать высокую электропроводность MXene для разработки композитных материалов с улучшенными свойствами электромагнитного экранирования и функцией джоулева нагрева. Эти разработки нацелены на расширение спектра промышленного применения новых материалов и повышение глобальной конкурентоспособности.
Разработка опубликована в журнале Advanced Materials.
Доктор Чжэу Ким из KIST отметил: «Эта технология представляет собой инновационный однокомпонентный эпоксидный состав, который обеспечивает как высокотемпературную стабильность хранения, так и огнестойкость, что делает его весьма востребованным в промышленных условиях. Благодаря сотрудничеству с Университетом Сунгкюнгван, мы стремимся укрепить глобальную конкурентоспособность.»
Профессор Чонмин Ку из Университета Сунгкюнгван подчеркнул: «Уникальные двухмерные наноструктурные свойства MXene делают его универсальным материалом для разработки композитов с огнестойкостью и термической стабильностью, что подчеркивает значимость этого исследования.»
Изображение носит иллюстративный характер
В качестве альтернативы были предложены однокомпонентные эпоксидные смолы, обладающие рядом преимуществ. Они поставляются в готовом к применению виде, что значительно упрощает процесс использования, сокращает время обработки и обеспечивает стабильное качество благодаря заводскому пре-миксу. В основе их действия лежат так называемые латентные отвердители, активация которых происходит только при определенных условиях, например, при нагреве или воздействии ультрафиолетового излучения. Это обеспечивает однокомпонентным эпоксидным смолам значительно более длительный срок хранения по сравнению с двухкомпонентными аналогами.
Однако, даже однокомпонентные эпоксидные смолы предыдущего поколения не были лишены недостатков. Их стабильность при хранении при комнатной температуре оставалась ограниченной, как правило, не превышая 25°C. Проблемы хранения обострялись при повышении температуры, а также существовал риск возгорания, что ограничивало область их применения в условиях повышенных требований к безопасности.
Революционным решением стала разработка инновационного однокомпонентного эпоксидного состава «Эпоксид/MXene", созданного исследовательской группой доктора Чжэу Кима из Корейского института науки и технологий (KIST) в сотрудничестве с командой профессора Чонмина Ку из Университета Сунгкюнгван.
В основе нового материала лежит комбинация эпоксидной смолы, полимерных частиц латентного отвердителя на основе имидазола и двухмерного наноматериала MXene. Ключевой особенностью разработки является применение латентного отвердителя с подавленной реакционной способностью как на физическом, так и на химическом уровне.
Результатом стало значительное увеличение срока хранения нового состава. «Эпоксид/MXene" сохраняет стабильность более 180 дней при высокой температуре 60°C. Для сравнения, традиционные однокомпонентные эпоксидные смолы сохраняют стабильность лишь около 40 дней при температуре 25°C. Это демонстрирует выдающийся прогресс в области высокотемпературной стабильности хранения.
Внедрение MXene также обеспечило резкое повышение пожаробезопасности материала. Предельный кислородный индекс (LOI) был увеличен на 12%, а пиковая скорость тепловыделения (pHRR) снижена на 85%. Новый состав достиг наивысшего рейтинга огнестойкости V0, что является существенным улучшением по сравнению с традиционными продуктами и значительно снижает пожароопасность в промышленных условиях.
Кроме того, MXene придал материалу улучшенные электропроводность и термическую стабильность.
Механические характеристики «Эпоксид/MXene" также были значительно улучшены. Прочность на разрыв возросла на 46%, а ударная вязкость – на впечатляющие 158%. Это гарантирует не только стабильность, но и повышенную долговечность материала в различных условиях эксплуатации.
Повышенные характеристики материала обусловлены механизмом, основанным на реакции Дильса-Альдера латентного отвердителя и каталитических свойствах MXene.
Новый эпоксидный состав открывает широкие перспективы для применения в различных областях промышленности. Он может использоваться в качестве высокоэффективных клеев, защитных покрытий и материалов для электромагнитного экранирования. «Эпоксид/MXene" также рассматривается в качестве перспективного материала для создания композитов нового поколения с высокими эксплуатационными характеристиками для телекоммуникационной, электронной и строительной отраслей.
В дальнейшем исследователи планируют использовать высокую электропроводность MXene для разработки композитных материалов с улучшенными свойствами электромагнитного экранирования и функцией джоулева нагрева. Эти разработки нацелены на расширение спектра промышленного применения новых материалов и повышение глобальной конкурентоспособности.
Разработка опубликована в журнале Advanced Materials.
Доктор Чжэу Ким из KIST отметил: «Эта технология представляет собой инновационный однокомпонентный эпоксидный состав, который обеспечивает как высокотемпературную стабильность хранения, так и огнестойкость, что делает его весьма востребованным в промышленных условиях. Благодаря сотрудничеству с Университетом Сунгкюнгван, мы стремимся укрепить глобальную конкурентоспособность.»
Профессор Чонмин Ку из Университета Сунгкюнгван подчеркнул: «Уникальные двухмерные наноструктурные свойства MXene делают его универсальным материалом для разработки композитов с огнестойкостью и термической стабильностью, что подчеркивает значимость этого исследования.»
