Leta 2025 se industrija premazov pospešeno bliža dvojnim ciljem »zelene preobrazbe« in »izboljšanja zmogljivosti«. Na področjih vrhunskih premazov, kot sta avtomobilski in železniški promet, so se vodni premazi zaradi nizkih emisij HOS, varnosti in netoksičnosti razvili iz »alternativnih možnosti« v »glavne izbire«. Vendar pa se za izpolnitev zahtev zahtevnih scenarijev uporabe (npr. visoka vlažnost in močna korozija) ter višjih zahtev uporabnikov glede trajnosti in funkcionalnosti premazov tehnološki preboji na področju vodnih poliuretanskih (WPU) premazov še naprej hitro razvijajo. Leta 2025 so industrijske inovacije na področju optimizacije formul, kemične modifikacije in funkcionalne zasnove vnesle novo vitalnost v ta sektor.
Poglabljanje osnovnega sistema: od »uravnavanja razmerij« do »ravnovesja zmogljivosti«
Dvokomponentni poliuretan na vodni osnovi (WB 2K-PUR) se kot »vodilni v zmogljivosti« med trenutnimi premazi na vodni osnovi sooča z osrednjim izzivom: uravnoteženjem razmerja in zmogljivosti poliolnih sistemov. Letos so raziskovalne skupine izvedle poglobljeno raziskavo sinergijskih učinkov polietersko poliola (PTMEG) in poliestrsko poliola (P1012).
Tradicionalno poliestrski poliol zaradi gostih medmolekulskih vodikovih vezi poveča mehansko trdnost in gostoto premaza, vendar prekomerno dodajanje zmanjša vodoodpornost zaradi močne hidrofilnosti estrskih skupin. Poskusi so potrdili, da se pri deležu P1012 (g/g) poliolnega sistema doseže »zlato ravnovesje«: vodikove vezi povečajo fizično gostoto zamreženja brez prekomerne hidrofilnosti, kar optimizira celovito delovanje premaza – vključno z odpornostjo na solno meglico, vodoodpornostjo in natezno trdnostjo. Ta sklep zagotavlja jasne smernice za zasnovo osnovne formule WB 2K-PUR, zlasti za scenarije, kot so avtomobilska podvozja in kovinski deli železniških vozil, ki zahtevajo tako mehansko delovanje kot odpornost proti koroziji.
»Združevanje togosti in fleksibilnosti«: Kemična modifikacija odpira nove funkcionalne meje
Medtem ko je osnovna optimizacija razmerja »fino prilagajanje«, kemična modifikacija predstavlja »kvalitativni preskok« za poliuretan na vodni osnovi. Letos sta izstopali dve poti modifikacije:
Pot 1: Sinergistična izboljšava s polisiloksanom in terpenskimi derivati
Kombinacija polisiloksana z nizko površinsko energijo (PMMS) in hidrofobnih terpenskih derivatov daje WPU dvojne lastnosti "superhidrofobnosti + visoke togosti". Raziskovalci so pripravili hidroksilno-terminirani polisiloksan (PMMS) z uporabo 3-merkaptopropilmetildimetoksisilana in oktametilciklotetrasiloksana, nato pa so na stranske verige PMMS s pomočjo UV-iniciirane tiol-enske klik reakcije cepili izobornil akrilat (derivat kamfena, pridobljenega iz biomase), da so tvorili polisiloksan na osnovi terpena (PMMS-I).
Spremenjeni WPU je pokazal izjemne izboljšave: statični kontaktni kot vode se je povečal s 70,7° na 101,2° (približuje se superhidrofobnosti, podobni lotosovemu listu), absorpcija vode se je zmanjšala s 16,0 % na 6,9 %, natezna trdnost pa se je zaradi toge terpenske obročaste strukture povečala s 4,70 MPa na 8,82 MPa. Termogravimetrična analiza je pokazala tudi izboljšano toplotno stabilnost. Ta tehnologija ponuja integrirano rešitev za zaščito pred obraščanjem in vremensko odpornost za zunanje dele železniškega prometa, kot so strešne plošče in stranske obloge.
Pot 2: Zamreženje s poliiminom omogoča tehnologijo »samozdravljenja«
Samozdravljenje se je pojavilo kot priljubljena tehnologija v premazih, letošnja raziskava pa jo je združila z mehansko zmogljivostjo WPU, da bi dosegla dvojni preboj na področju »visoke zmogljivosti + sposobnosti samozdravljenja«. Zamreženi WPU, pripravljen s polibutilen glikolom (PTMG), izoforon diizocianatom (IPDI) in poliiminom (PEI) kot zamreževalcem, je pokazal impresivne mehanske lastnosti: natezno trdnost 17,12 MPa in raztezek pri pretrgu 512,25 % (blizu prožnosti gume).
Ključno je, da doseže popolno samozdravljenje v 24 urah pri 30 °C – po popravilu si povrne natezno trdnost 3,26 MPa in raztezek 450,94 %. Zaradi tega je zelo primeren za dele, ki so nagnjeni k praskam, kot so avtomobilski odbijači in notranjost železniškega prometa, kar znatno zmanjša stroške vzdrževanja.
»Inteligentni nadzor v nanometrskem merilu«: »Revolucija površin« za premaze proti obraščanju
Odpornost proti grafitom in enostavno čiščenje sta ključni zahtevi za vrhunske premaze. Letos je pozornost pritegnil premaz, odporen proti obraščanju (NP-GLIDE), ki temelji na "tekočinam podobnih PDMS nanobazenih". Njegovo osnovno načelo vključuje cepljenje stranskih verig polidimetilsiloksana (PDMS) na v vodi dispergirano poliolno ogrodje preko cepljenega kopolimera poliol-g-PDMS, pri čemer nastanejo "nanobazeni" s premerom manjšim od 30 nm.
Obogatitev s PDMS v teh nanopoolih daje premazu površino, podobno tekočini – vse testne tekočine s površinsko napetostjo nad 23 mN/m (npr. kava, oljni madeži) zdrsnejo brez sledi. Kljub trdoti 3H (blizu navadnega stekla) premaz ohranja odlično delovanje proti obraščanju.
Poleg tega je bila predlagana strategija proti grafitim »fizična pregrada + blago čiščenje«: uvedba trimera IPDI v poliizocianat na osnovi HDT za povečanje gostote filma in preprečevanje prodiranja grafitov, hkrati pa nadzor migracije silikonskih/fluorovih segmentov za zagotovitev dolgotrajne nizke površinske energije. V kombinaciji z DMA (dinamično mehansko analizo) za natančen nadzor gostote zamreženja in XPS (rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo) za karakterizacijo migracije vmesnika je ta tehnologija pripravljena za industrializacijo in naj bi postala novo merilo za zaščito pred obraščanjem v avtomobilskih barvah in ohišjih 3C izdelkov.
Zaključek
Leta 2025 se tehnologija premazov WPU premika od »izboljšave ene same zmogljivosti« k »večfunkcijski integraciji«. Naj bo to z optimizacijo osnovnih formul, preboji v kemični modifikaciji ali inovacijami funkcionalne zasnove, se osrednja logika vrti okoli sinergije »okolju prijaznosti« in »visoke zmogljivosti«. Za panoge, kot sta avtomobilska industrija in železniški promet, ti tehnološki napredki ne le podaljšujejo življenjsko dobo premazov in zmanjšujejo stroške vzdrževanja, temveč tudi spodbujajo dvojne nadgradnje v »zeleni proizvodnji« in »vrhunski uporabniški izkušnji«.
Čas objave: 14. november 2025