2025-ben a bevonatipar egyre gyorsabban halad a „zöld átalakulás” és a „teljesítményfejlesztés” kettős célja felé. Az olyan csúcskategóriás bevonatgyártási területeken, mint az autóipar és a vasúti közlekedés, a vízbázisú bevonatok az „alternatív lehetőségekből” a „mainstream választásokká” fejlődtek alacsony VOC-kibocsátásuk, biztonságuk és nem toxikus hatásuk miatt. Azonban a zord alkalmazási körülmények (pl. magas páratartalom és erős korrózió) és a felhasználók bevonat-tartóssággal és funkcionalitással szembeni magasabb követelményeinek kielégítése érdekében a vízbázisú poliuretán (WPU) bevonatok technológiai áttörései továbbra is gyors ütemben haladnak. 2025-ben az ipari innovációk a formulaoptimalizálás, a kémiai módosítás és a funkcionális tervezés terén új életerőt hoztak ebbe az ágazatba.
Az alaprendszer elmélyítése: az „arányhangolástól” a „teljesítménykiegyensúlyozásig”
A jelenlegi vízbázisú bevonatok „teljesítményvezetőjeként” a kétkomponensű vízbázisú poliuretán (WB 2K-PUR) egy alapvető kihívással néz szembe: a poliol rendszerek arányának és teljesítményének kiegyensúlyozása. Idén kutatócsoportok mélyreható vizsgálatot végeztek a poliéter-poliol (PTMEG) és a poliészter-poliol (P1012) szinergikus hatásaival kapcsolatban.
Hagyományosan a poliészter-poliol növeli a bevonat mechanikai szilárdságát és sűrűségét a sűrű intermolekuláris hidrogénkötések miatt, de a túlzott adagolás csökkenti a vízállóságot az észtercsoportok erős hidrofil jellege miatt. Kísérletek igazolták, hogy amikor a P1012 a poliol rendszer 40%-át (g/g) teszi ki, akkor „aranyegyensúly” érhető el: a hidrogénkötések növelik a fizikai térhálósodás sűrűségét túlzott hidrofilitás nélkül, optimalizálva a bevonat átfogó teljesítményét – beleértve a sópermet-állóságot, a vízállóságot és a szakítószilárdságot. Ez a következtetés egyértelmű útmutatást ad a WB 2K-PUR alapformula tervezéséhez, különösen olyan esetekben, mint az autóalvázak és a vasúti járművek fém alkatrészei, amelyeknél mind mechanikai teljesítmény, mind korrózióállóság szükséges.
„A merevség és a rugalmasság kombinációja”: A kémiai módosítás új funkcionális határokat nyit meg
Míg az alapvető arányoptimalizálás egy „finombeállítás”, a kémiai módosítás „minőségi ugrást” jelent a vízbázisú poliuretán esetében. Idén két módosítási irány emelkedett ki:
1. útvonal: Szinergikus hatásnövelés polisziloxánnal és terpénszármazékokkal
Az alacsony felületi energiájú polisziloxán (PMMS) és a hidrofób terpénszármazékok kombinációja kettős tulajdonsággal ruházza fel a WPU-t: „szuperhidrofóbicitás + nagy merevség”. A kutatók hidroxil-terminális polisziloxánt (PMMS) állítottak elő 3-merkaptopropilmetildimetoxiszilán és oktametilciklotetrasziloxán felhasználásával, majd izobornil-akrilátot (biomasszából származó kamfén származékát) oltottak a PMMS oldalláncaira UV-indukált tiol-én klikk reakcióval, így terpén alapú polisziloxánt (PMMS-I) hoztak létre.
A módosított WPU figyelemre méltó javulást mutatott: a statikus vízzel való érintkezési szög 70,7°-ról 101,2°-ra ugrott (közelítve a lótuszlevél-szerű szuperhidrofóbicitást), a vízfelvétel 16,0%-ról 6,9%-ra csökkent, a szakítószilárdság pedig 4,70 MPa-ról 8,82 MPa-ra nőtt a merev terpéngyűrűs szerkezetnek köszönhetően. A termogravimetriás elemzés a fokozott hőstabilitást is kimutatta. Ez a technológia integrált „lerakódásgátló + időjárásálló” megoldást kínál a vasúti közlekedés külső alkatrészeire, például a tetőpanelekre és az oldalsó szoknyákra.
2. út: A poliimin térhálósítás lehetővé teszi az „öngyógyító” technológiát
Az öngyógyító technológia népszerűvé vált a bevonatok terén, és az idei kutatás ezt a WPU mechanikai teljesítményével kombinálta, hogy kettős áttörést érjen el a „nagy teljesítmény + öngyógyító képesség” terén. A polibutilénglikollal (PTMG), izoforon-diizocianáttal (IPDI) és poliiminnel (PEI) térhálósítóval előállított térhálósított WPU lenyűgöző mechanikai tulajdonságokat mutatott: 17,12 MPa szakítószilárdságot és 512,25%-os szakadási nyúlást (közel a gumi rugalmasságához).
Döntő fontosságú, hogy 30°C-on 24 óra alatt teljes öngyógyulást ér el – javítás után 3,26 MPa szakítószilárdságra és 450,94%-os nyúlásra állítja vissza a szerkezetet. Ezáltal kiválóan alkalmas karcolásoknak kitett alkatrészekhez, például autóipari lökhárítókhoz és vasúti járművek belső tereihez, jelentősen csökkentve a karbantartási költségeket.
„Nanoskálájú intelligens vezérlés”: „Felületi forradalom” a szennyeződésgátló bevonatok terén
A graffiti elleni védelem és a könnyű tisztíthatóság kulcsfontosságú elvárások a prémium bevonatokkal szemben. Idén egy „folyadékszerű PDMS nanopool” alapú szennyeződésálló bevonat (NP-GLIDE) keltette fel a figyelmet. Alapelve a polidimetilsziloxán (PDMS) oldalláncok vízben diszpergálható poliol gerincre oltása a poliol-g-PDMS oltványos kopolimeren keresztül, így 30 nm-nél kisebb átmérőjű „nanopeolokat” hozva létre.
A nanomedencékben lévő PDMS-dúsítás „folyadékszerű” felületet kölcsönöz a bevonatnak – minden 23 mN/m feletti felületi feszültségű tesztfolyadék (pl. kávé, olajfoltok) nyom nélkül lecsúszik. A 3H keménység ellenére (közel a hagyományos üveghez) a bevonat kiváló lerakódásgátló tulajdonságokkal rendelkezik.
Ezenkívül egy „fizikai gát + enyhe tisztítás” graffitiellenes stratégiát javasoltak: IPDI trimert vezetnek be a HDT-alapú poliizocianátba a film sűrűségének növelése és a graffiti behatolásának megakadályozása érdekében, miközben szabályozzák a szilikon/fluor szegmensek migrációját a tartósan alacsony felületi energia biztosítása érdekében. A DMA-val (dinamikus mechanikai analízis) kombinálva a térhálósodás sűrűségének pontos szabályozására és az XPS-sel (röntgen-fotoelektron-spektroszkópia) a határfelületi migráció jellemzésére, ez a technológia készen áll az iparosításra, és várhatóan új mércévé válik az autóipari festékek és a 3C termékburkolatok lerakódásgátló bevonatának terén.
Következtetés
2025-ben a WPU bevonattechnológia az „egyetlen teljesítmény fejlesztésétől” a „többfunkciós integráció” felé halad. Akár alapvető formulaoptimalizálásról, kémiai módosítási áttörésekről vagy funkcionális tervezési innovációkról van szó, az alapvető logika a „környezetbarátság” és a „nagy teljesítmény” szinergikus ötvözése körül forog. Az olyan iparágakban, mint az autóipar és a vasúti közlekedés, ezek a technológiai fejlesztések nemcsak a bevonatok élettartamát növelik meg és csökkentik a karbantartási költségeket, hanem kettős fejlesztést is eredményeznek a „zöld gyártás” és a „magas szintű felhasználói élmény” terén.
Közzététel ideje: 2025. november 14.