W 2025 roku branża powłok przyspiesza, dążąc do realizacji dwóch celów: „zielonej transformacji” i „poprawy wydajności”. W zaawansowanych sektorach powłok, takich jak motoryzacja i transport kolejowy, powłoki wodorozcieńczalne ewoluowały z „opcji alternatywnych” do „popularnych rozwiązań” dzięki niskiej emisji lotnych związków organicznych (LZO), bezpieczeństwu i nietoksyczności. Jednak, aby sprostać wymaganiom trudnych warunków użytkowania (np. wysokiej wilgotności i silnej korozji) oraz wyższym wymaganiom użytkowników w zakresie trwałości i funkcjonalności powłok, postęp technologiczny w dziedzinie wodorozcieńczalnych powłok poliuretanowych (WPU) wciąż trwa. W 2025 roku innowacje branżowe w zakresie optymalizacji formuł, modyfikacji chemicznych i projektowania funkcjonalnego tchnęły nową energię w ten sektor.
Pogłębianie podstawowego systemu: od „strojenia współczynników” do „równowagi wydajności”
Jako „lider wydajności” wśród obecnych powłok wodorozcieńczalnych, dwuskładnikowy poliuretan wodorozcieńczalny (WB 2K-PUR) stoi przed zasadniczym wyzwaniem: zrównoważeniem proporcji i wydajności systemów poliolowych. W tym roku zespoły badawcze przeprowadziły dogłębną analizę synergistycznego działania polieteropoliolu (PTMEG) i poliestropoliolu (P1012).
Tradycyjnie poliol poliestrowy zwiększa wytrzymałość mechaniczną i gęstość powłoki dzięki gęstym międzycząsteczkowym wiązaniom wodorowym, ale jego nadmiar zmniejsza wodoodporność ze względu na silną hydrofilowość grup estrowych. Eksperymenty potwierdziły, że gdy P1012 stanowi 40% (g/g) układu poliolowego, osiąga się „złotą równowagę”: wiązania wodorowe zwiększają fizyczną gęstość usieciowania bez nadmiernej hydrofilowości, optymalizując kompleksowe właściwości powłoki – w tym odporność na działanie mgły solnej, wodoodporność i wytrzymałość na rozciąganie. Wniosek ten stanowi jasne wskazówki dotyczące projektowania podstawowej formuły WB 2K-PUR, szczególnie w zastosowaniach takich jak podwozia samochodowe i metalowe części pojazdów szynowych, gdzie wymagana jest zarówno odporność mechaniczna, jak i odporność na korozję.
„Łączenie sztywności i elastyczności”: modyfikacja chemiczna otwiera nowe granice funkcjonalne
Podczas gdy podstawowa optymalizacja współczynników to „drobna korekta”, modyfikacja chemiczna stanowi „skok jakościowy” dla poliuretanu wodorozcieńczalnego. W tym roku wyróżniły się dwie ścieżki modyfikacji:
Ścieżka 1: Synergistyczne wzmocnienie za pomocą polisiloksanu i pochodnych terpenowych
Połączenie polisiloksanu o niskiej energii powierzchniowej (PMMS) i hydrofobowych pochodnych terpenów nadaje WPU podwójne właściwości: „superhydrofobowość + wysoką sztywność”. Naukowcy przygotowali polisiloksan zakończony grupą hydroksylową (PMMS) przy użyciu 3-merkaptopropylometylodimetoksysilanu i oktametylocyklotetrasiloksanu, a następnie zaszczepili akrylan izobornylowy (pochodną kamfenu pochodzącego z biomasy) na łańcuchach bocznych PMMS za pomocą reakcji kliknięcia tiolowo-enowego inicjowanej promieniowaniem UV, tworząc polisiloksan na bazie terpenów (PMMS-I).
Zmodyfikowany WPU wykazał znaczną poprawę: statyczny kąt zwilżania wodą wzrósł z 70,7° do 101,2° (zbliżając się do superhydrofobowości liścia lotosu), absorpcja wody spadła z 16,0% do 6,9%, a wytrzymałość na rozciąganie wzrosła z 4,70 MPa do 8,82 MPa dzięki sztywnej strukturze pierścienia terpenowego. Analiza termograwimetryczna wykazała również zwiększoną stabilność termiczną. Technologia ta oferuje zintegrowane rozwiązanie „antyporostowe + odporne na warunki atmosferyczne” dla zewnętrznych elementów transportu szynowego, takich jak panele dachowe i osłony progowe.
Ścieżka 2: Sieciowanie poliiminy umożliwia technologię „samonaprawiania”
Technologia samonaprawiania zyskała popularność w powłokach, a tegoroczne badania połączyły ją z właściwościami mechanicznymi WPU, aby osiągnąć podwójny przełom w zakresie „wysokiej wydajności + zdolności do samonaprawiania”. Sieciowany WPU przygotowany z glikolu polibutylenowego (PTMG), diizocyjanianu izoforonu (IPDI) i poliiminy (PEI) jako środka sieciującego wykazał imponujące właściwości mechaniczne: wytrzymałość na rozciąganie 17,12 MPa i wydłużenie przy zerwaniu 512,25% (zbliżone do elastyczności gumy).
Co najważniejsze, osiąga pełną samoregenerację w ciągu 24 godzin w temperaturze 30°C – odzyskując wytrzymałość na rozciąganie 3,26 MPa i wydłużenie 450,94% po naprawie. Dzięki temu doskonale nadaje się do stosowania w częściach podatnych na zarysowania, takich jak zderzaki samochodowe i wnętrza pojazdów szynowych, co znacznie obniża koszty konserwacji.
„Inteligentna kontrola w skali nano”: „Rewolucja powierzchniowa” w powłokach przeciwporostowych
Antygraffiti i łatwość czyszczenia to kluczowe wymagania stawiane powłokom wysokiej klasy. W tym roku uwagę przyciągnęła powłoka odporna na zanieczyszczenia (NP-GLIDE) oparta na „płynnych nanopulach PDMS”. Jej podstawowa zasada działania polega na szczepieniu łańcuchów bocznych polidimetylosiloksanu (PDMS) na dyspergowalnym w wodzie szkielecie poliolu poprzez szczepiony kopolimer poliol-g-PDMS, tworząc „nanopule” o średnicy mniejszej niż 30 nm.
Wzbogacenie PDMS w te nanozbiorniki nadaje powłoce powierzchnię „przypominającą ciecz” – wszystkie badane ciecze o napięciu powierzchniowym powyżej 23 mN/m (np. kawa, plamy oleju) spływają bez pozostawiania śladów. Pomimo twardości 3H (zbliżonej do zwykłego szkła), powłoka zachowuje doskonałe właściwości przeciwporostowe.
Dodatkowo zaproponowano strategię antygraffiti opartą na „barierze fizycznej + łagodnym czyszczeniu”: wprowadzenie trimeru IPDI do poliizocyjanianu na bazie HDT w celu zwiększenia gęstości powłoki i zapobiegania wnikaniu graffiti, przy jednoczesnej kontroli migracji segmentów silikonowo-fluorowych, co zapewnia długotrwałą niską energię powierzchniową. W połączeniu z DMA (dynamiczną analizą mechaniczną) do precyzyjnej kontroli gęstości usieciowania oraz XPS (spektroskopią fotoelektronów rentgenowskich) do charakteryzacji migracji międzyfazowej, technologia ta jest gotowa do industrializacji i oczekuje się, że stanie się nowym punktem odniesienia w zakresie ochrony przed zanieczyszczeniami w lakierach samochodowych i obudowach produktów 3C.
Wniosek
W roku 2025 technologia powłok WPU przechodzi od „pojedynczej poprawy wydajności” do „wielofunkcyjnej integracji”. Niezależnie od tego, czy chodzi o podstawową optymalizację formuły, przełomowe modyfikacje chemiczne, czy też innowacje w projektowaniu funkcjonalnym, jej istotą jest synergia „przyjazności dla środowiska” i „wysokiej wydajności”. W branżach takich jak motoryzacja i transport kolejowy, te postępy technologiczne nie tylko wydłużają żywotność powłok i obniżają koszty konserwacji, ale także napędzają podwójne udoskonalenia w zakresie „zielonej produkcji” i „wysokiej jakości obsługi użytkownika”.
Czas publikacji: 14-11-2025