Потрібні рішення для рішень з низьким рівнем палива

Вольтильні органічні сполуки (VOCs) є важливим занепокоєнням у галузі покриттів. Ці хімічні речовини, випущені під час застосування та вилікування фарб, лаків та захисних озону, сприяють утворенню рівня озону, забруднення повітря та проблем охорони здоров’я, таких як дихання та неврологічні ефекти. Традиційне обслуговування покриття — це стабільні ремонти, рекотування та демонтаж — це скорочення цих викидів. Самозбиральні покриття пропонують елегантну альтернативу: матеріали, які автоматично відремонтують пошкодження, різко зменшують необхідність переохоченню та, таким чином, що зіткнення викидів VOC на протязі життя покриття.

Як працює самозцінення потоків

Самоклеючі покриття мімічних біологічних процесів ремонту. Принцип ядра полягає в поборі механізму загоєння в межах матриці покриття, що активізує при пошкодженнях - різко тріщин або подряпини - для відновлення бар'єрних властивостей. Три основні механізми зайняті:

  • Microcapsule-на основі систем: Крихітні капсули, що містять рідкий агент з загоєння (наприклад, мономер або сушка) диспергуються в покритті. Коли тріщина пропагує, вона розриває капсули, що знімають агент в тріщину площину. Кателізатор або агент (також інгапсолідований або вкритий) потім полімерує агента загоєння, ущільнюючи пошкодження.
  • Васкулярні системи: Мережа порожнистих каналів або волокон, що містять цілющі агенти, що проходять через покриття, аналогом судин. Пошкодження розбиває ці канали, знімаючи агент над більшою площею, що дозволяє багаторазово загоєння подій.
  • Intrinsic самозготовки: Матеріал покриття розроблений з реверсивними хімічні зв’язки (наприклад, Diels-Alder реакції, дисульпідні зв’язки, або водневих зв’язках). При пошкодженнях ці зв’язки можуть бути перебіги, що запускається теплом, світлом, або вологою, без необхідності вбудованих капсул.

Кожен механізм пропонує торгово-офісні роботи між ефективністю загоєння, кількість циклів загоєння та сумісність з існуючими рецептурами покриття. Останні інновації зосереджені на оптимізації цих для низько-VOC, екологічно чистих систем.

Ключові інновації, що відтворюють емісії VOC

Біо-розкладні агенти

Традиційні цілющі агенти — цеок'янати або епоксидні мономери — можуть самі токсичні або високі в VOCs. Дослідники перетворилися на відновлювані корми. Мікрокапсули на основі біомаси з використанням рослинних масел (наприклад, лляної олії, литий масло) або біодерев'яні поліоли тепер забезпечують ефективне загоєння з далекими профілями викидів. Наприклад, вольфрамової олії та кальмарної рідини (CNSL) показали відмінні самозбиральні властивості при нараді, що стрункі EPA VOC стандарти[[.

Вода та розчинники-Free Formulation

Поспішні дії в мікроакуляції дозволили загоєння агентів, які підвішуються в системах водостійного покриття. Водонепроникні покриття, властиво містять менше VOCs, ніж розчинники-на основі аналогів. Поєднуючи водні бази смоли (наприклад, поліуретанові дисперсії або акрилові емульсії) з акапсульованими цілющими агентами, виробники досягають як низьких початкових рівнів VOC і довгострокових викидів від більш низьких ремонтів. УФ-виключні самоклеючі покриття, які швидко загартуються під ультрафіолетовим світлом, також ліквідують розчинники повністю.

Покращена стійкість до ізоляції

Ранні мікрокапсули часто розриваються передчасно під час змішування або застосування, знімаючи цілющі засоби передчасно і компроміцують покриття. Інновації в оболонці матеріалів — з використанням міцних полімерів, таких як поліуретан, поліуретан, або кремнезем — різко покращують механічну стійкість. Сьогодні капсули виживають високошерну суміш, застосування спрею і розширене зберігання, забезпечуючи, що цілющі агенти доступні тільки при необхідності. Ця надійність робить самозбиральну технологію, придатну для виробництва, масштабне використання без збільшення відходи або викидів при виготовленні.

Багатофункціональні системи зцілення

Найсвіжіші покоління покриттів поєднує в собі самозбиранні з іншими захисними функціями, додатково зменшуючи кількість покриттів, необхідних. Наприклад, єдиний шар може запропонувати як самозбиральні, так і корозійні гальмування. Деякі рецептури поглиблюють інгібітори корозії в мікрокапсули з лікувальними агентами, що дразнуть одночасно, коли покриття порушується. Ця багатофункціональність усуває необхідність окремих грунтовних і топкоатних систем - розкрою загального обсягу покриття і, отже, загальне викиди VOC.

Екологічні та економічні переваги

Зменшено емісії VOC перенесли життєвий цикл

Основною перевагою навколишнього середовища є суттєве зменшення в VOCs від реконструкційних операцій. Будівельна фасадна або автомобільна частина може знадобитися для уточнення кожні 2–5 років. Самозбиральні поверхні, які продовжують термін служби покриття до 10–15 років, можуть усунути два або три реконструкційні цикли, кожен з яких випускає VOCs. Навіть якщо початкове покриття має трохи вищі викиди (від біоінфікованих агентів або конденсацій), життєвий цикл сильно сприяє самозбиранню систем.

Розширена якість покриття та довговічність

Самоклеючі покриття відновлюють від мікрокраків, які в іншому випадку починають точку для розшаровування, корозії та вологи. Автоматично ущільнюючи ці дефекти, покриття зберігає свою цілісність бар'єру набагато довше. Польові тести на автомобільних прозорих машинах показують, що самозбиральні варіанти зберігають глянець і подряпинну стійкість після багаторічного впливу, де звичайні покриття будуть деградовані. Ця міцність безпосередньо перекладається на нижню матеріальну витрату і менше відходів, відправлених на полігони.

Низькі витрати на обслуговування

Галузі, які підтримують великі флоти транспортних засобів, літаків або інфраструктури, стикаються з значними витратами на огляд, ремонт та перефарбовування. Самоклеючі покриття зменшують частоту цих втручань. U.S. Відділ енергетики виділив, що самозбиральні покриття на вітротурбінних лезах може скоротити витрати на утримання до 40% при продовженні терміну служби.

Промислові програми

Автомобільні

Автомобільні прозорі засоби, що піддаються кам'яному чіпсі, подряпинам, екологічній офортіці, значно покращуються. Кілька виробників преміум-класу тепер пропонують «само-збиральні» прозорі засоби, які відремонтують світло подряпини під спекою (наприклад, від сонячних променів або теплої води). Поєднання з низьковольтними водними базами, ці системи виробляють машини з більш тривалою обробкою і нижчими викидами виробництва.

Аерокосмічна

Покриття повітряних суден повинні витримати екстремальні УФ, цикли температури та плинність рідини. Самозбиральні топкоати зменшують необхідність частого перефарбування, що є економічно економічною та включає в себе VOC-інтенсивні демонтажні операції. Науково-дослідні програми Imperial College London]] є розробка покриттів для компонентів двигуна струменевих, які самовідновлюють теплові бар'єри тріщин, підвищення ефективності палива та зменшення викидів.

Будівництво та інфраструктура

Будівлі, місти та морські конструкції страждають від мікротріщин через теплове розширення та структурний рух. Самоклеючі покриття на бетоні та сталі можуть запобігти потраплянню води та хлориду, значно розширити інтервал між перефарбовуванням. Використання біона основі цілющих агентів робить ці покриття придатними для сертифікації зеленого будинку, таких як LEED, які наповнюють низькотемпературні матеріали.

Морський

Корпуси корабля постійно піддаються механічної абразії та біофультації. Самоклеючі антифульовані покриття, які випускають біоцид тільки при пошкодженні, а також безперервно — подрібнюють як викиди ВСО, так і токсичність навколишнього середовища. Кілька стартапів, включаючи Автономічні матеріали], є комерційними системами для морської промисловості.

Майбутні напрямки та виклики

Stimuli-Відповідальні та смарт-покриття

Покриття самозбиральні конструкції відповідають на конкретні тригери—pH змін, температури або навіть механічної сили — для ініціювання загоє тільки при необхідності. Цей інтелект додатково знизить будь-який незмінний випуск цілющих агентів і оптимізує міцність покриття. Інтеграція з сенсорними мережами (IoT) може дозволити покриттям звітувати пошкодження і загоєння статусу в реальному часі, що дозволяє прогнозувати технічне обслуговування.

Виклики для широкого запізнення

Незважаючи на швидке прогрес, проблеми залишаються. Вартість: акпсульовані цілющі агенти додають до сирої матеріальної витрати, хоча економія життєвого циклу часто знижують це. Скальбільність: виробництво стабільних мікрокапсулів або судинних мереж на промислових обсягах вимагає ретельного контролю процесу. Нормативне прийняття: нові біона або полімерні цілющі агенти повинні пройти охорону і оцінку навколишнього середовища. Нарешті, довгострокові експлуатаційні дані в умовах реального світу все ще збираються.

Висновок

Самоклеючі покриття являють собою парадигм зсув у захисті поверхні - це стосується першопричини викидів ВСО від технічного обслуговування покриття, а не просто зменшуючи ВОК в кожному каналі. За допомогою збирання механізмів ремонту безпосередньо в матрицю покриття, ці матеріали різко зменшують частоту рекотування, зіткнення життєвого циклу ВОК при підвищенні довговічності та зниження витрат. Як інновації в біона основі агентів, стійкість до загартування, а також багатофункціональність продовжують, самозбиральні покриття поміщені, щоб стати стандартним інструментом для промисловості, що ведуть до екологічного сталого розвитку та операційного оснащення.