În 2025, industria acoperirilor accelerează spre atingerea obiectivelor duble de „transformare verde” și „îmbunătățire a performanței”. În domeniile acoperirilor de înaltă calitate, cum ar fi industria auto și transportul feroviar, acoperirile pe bază de apă au evoluat de la „opțiuni alternative” la „alegeri mainstream” datorită emisiilor reduse de COV, siguranței și non-toxicității. Cu toate acestea, pentru a satisface cerințele scenariilor dure de aplicare (de exemplu, umiditate ridicată și coroziune puternică) și cerințele mai ridicate ale utilizatorilor privind durabilitatea și funcționalitatea acoperirilor, progresele tehnologice în domeniul acoperirilor poliuretanice pe bază de apă (WPU) continuă rapid. În 2025, inovațiile industriale în optimizarea formulelor, modificarea chimică și designul funcțional au injectat o nouă vitalitate în acest sector.
Aprofundarea sistemului de bază: de la „Reglarea raportului” la „Echilibrul performanței”
În calitate de „lider de performanță” printre acoperirile pe bază de apă actuale, poliuretanul bicomponent pe bază de apă (WB 2K-PUR) se confruntă cu o provocare majoră: echilibrarea raportului și a performanței sistemelor de poliol. Anul acesta, echipele de cercetare au efectuat o explorare aprofundată a efectelor sinergice ale poliolului polieter (PTMEG) și poliolului poliester (P1012).
În mod tradițional, poliolul poliesteric îmbunătățește rezistența mecanică și densitatea acoperirii datorită legăturilor de hidrogen intermoleculare dense, dar adaosul excesiv reduce rezistența la apă datorită hidrofilicității puternice a grupărilor esterice. Experimentele au confirmat că atunci când P1012 reprezintă 40% (g/g) din sistemul poliol, se obține un „echilibru optim”: legăturile de hidrogen cresc densitatea reticulării fizice fără o hidrofilicitate excesivă, optimizând performanța completă a acoperirii - inclusiv rezistența la pulverizare cu sare, rezistența la apă și rezistența la tracțiune. Această concluzie oferă îndrumări clare pentru proiectarea formulei de bază WB 2K-PUR, în special pentru scenarii precum șasiurile auto și piesele metalice ale vehiculelor feroviare care necesită atât performanță mecanică, cât și rezistență la coroziune.
„Combinând rigiditatea și flexibilitatea”: Modificarea chimică deblochează noi limite funcționale
În timp ce optimizarea raportului de bază este o „ajustare fină”, modificarea chimică reprezintă un „salt calitativ” pentru poliuretanul pe bază de apă. Două căi de modificare s-au remarcat anul acesta:
Calea 1: Îmbunătățire sinergică cu polisiloxan și derivați de terpenă
Combinația de polisiloxan cu energie superficială redusă (PMMS) și derivați terpenici hidrofobi conferă WPU proprietăți duble de „superhidrofobicitate + rigiditate ridicată”. Cercetătorii au preparat polisiloxan cu terminație hidroxil (PMMS) folosind 3-mercaptopropilmetildimetoxisilan și octametilciclotetrasiloxan, apoi au grefat acrilat de izobornil (un derivat al camfenului derivat din biomasă) pe lanțurile laterale PMMS printr-o reacție clic tiol-enă inițiată de UV pentru a forma polisiloxan pe bază de terpenă (PMMS-I).
Punctul de lucru pentru căldură (WPU) modificat a prezentat îmbunătățiri remarcabile: unghiul static de contact cu apa a crescut de la 70,7° la 101,2° (apropiindu-se de superhidrofobicitatea asemănătoare unei frunze de lotus), absorbția de apă a scăzut de la 16,0% la 6,9%, iar rezistența la tracțiune a crescut de la 4,70 MPa la 8,82 MPa datorită structurii rigide a inelelor terpenice. Analiza termogravimetrică a relevat, de asemenea, o stabilitate termică îmbunătățită. Această tehnologie oferă o soluție integrată „antivegetativă + rezistentă la intemperii” pentru piesele exterioare ale transportului feroviar, cum ar fi panourile de acoperiș și fustele laterale.
Calea 2: Reticularea poliiminelor permite tehnologia de „auto-reparare”
Auto-repararea a devenit o tehnologie populară în domeniul acoperirilor, iar cercetarea din acest an a combinat-o cu performanța mecanică a WPU pentru a obține descoperiri duble în ceea ce privește „performanța ridicată + capacitatea de auto-reparare”. WPU reticulat preparat cu polibutilen glicol (PTMG), diizocianat de izoforonă (IPDI) și poliimină (PEI) ca agent de reticulare a prezentat proprietăți mecanice impresionante: rezistență la tracțiune de 17,12 MPa și alungire la rupere de 512,25% (aproape de flexibilitatea cauciucului).
Un aspect crucial este că realizează o auto-reparare completă în 24 de ore la 30°C — recuperând o rezistență la tracțiune de 3,26 MPa și o alungire de 450,94% după reparare. Acest lucru îl face foarte potrivit pentru piesele predispuse la zgârieturi, cum ar fi barele de protecție auto și interiorul mijloacelor de transport feroviare, reducând semnificativ costurile de întreținere.
„Control inteligent la nanoscală”: o „revoluție a suprafețelor” pentru acoperirile antivegetative
Anti-graffiti și curățare ușoară sunt cerințe cheie pentru acoperirile de înaltă calitate. Anul acesta, un acoperire rezistentă la murdărire (NP-GLIDE) bazată pe „nanopool-uri de PDMS de tip lichid” a atras atenția. Principiul său de bază implică grefarea lanțurilor laterale de polidimetilsiloxan (PDMS) pe o schelet de poliol dispersabil în apă prin intermediul copolimerului grefat poliol-g-PDMS, formând „nanopool-uri” cu diametrul mai mic de 30 nm.
Îmbogățirea cu PDMS a acestor nano-pool-uri conferă stratului de acoperire o suprafață „asemănătoare lichidului” - toate lichidele de testare cu o tensiune superficială mai mare de 23 mN/m (de exemplu, cafea, pete de ulei) alunecă fără a lăsa urme. În ciuda unei durități de 3H (aproape de sticla obișnuită), stratul de acoperire menține o performanță antivegetativă excelentă.
În plus, a fost propusă o strategie anti-graffiti de tip „barieră fizică + curățare ușoară”: introducerea trimerului IPDI în poliizocianat pe bază de HDT pentru a îmbunătăți densitatea peliculei și a preveni penetrarea graffiti-urilor, controlând în același timp migrarea segmentelor de silicon/fluor pentru a asigura o energie superficială scăzută și de lungă durată. Combinată cu DMA (Analiza Mecanică Dinamică) pentru controlul precis al densității reticulate și XPS (Spectroscopia Fotoelectronică cu Raze X) pentru caracterizarea migrării interfeței, această tehnologie este pregătită pentru industrializare și se așteaptă să devină un nou punct de referință pentru antivegetația în vopseaua auto și carcasele produselor 3C.
Concluzie
În 2025, tehnologia de acoperire WPU va trece de la „îmbunătățirea performanței unice” la „integrarea multifuncțională”. Fie prin optimizarea formulelor de bază, descoperiri în modificarea chimică sau inovații în designul funcțional, logica de bază se învârte în jurul sinergiei dintre „prietenos cu mediul” și „performanță ridicată”. Pentru industrii precum industria auto și transportul feroviar, aceste progrese tehnologice nu numai că prelungesc durata de viață a acoperirii și reduc costurile de întreținere, dar conduc și la modernizări duble în ceea ce privește „fabricația ecologică” și „experiența utilizatorului de înaltă calitate”.
Data publicării: 14 noiembrie 2025