U 2025. godini industrija premaza ubrzano se kreće prema dvostrukim ciljevima „zelene transformacije“ i „poboljšanja performansi“. U područjima vrhunskih premaza poput automobilskog i željezničkog prometa, premazi na bazi vode evoluirali su od „alternativnih opcija“ do „glavnih izbora“ zahvaljujući niskim emisijama hlapljivih organskih spojeva (VOC), sigurnosti i netoksičnosti. Međutim, kako bi se zadovoljili zahtjevi teških scenarija primjene (npr. visoka vlažnost i jaka korozija) i viši zahtjevi korisnika za trajnost i funkcionalnost premaza, tehnološki prodori u premazima od poliuretana na bazi vode (WPU) nastavljaju se ubrzano. U 2025. godini, inovacije u industriji u optimizaciji formula, kemijskoj modifikaciji i funkcionalnom dizajnu unijele su novu vitalnost u ovaj sektor.
Produbljivanje osnovnog sustava: od "Ugađanja omjera" do "Uravnoteženosti performansi"
Kao „voditelj performansi“ među trenutnim premazima na bazi vode, dvokomponentni poliuretan na bazi vode (WB 2K-PUR) suočava se s ključnim izazovom: uravnoteženjem omjera i performansi poliolnih sustava. Ove godine istraživački timovi proveli su dubinsko istraživanje sinergijskih učinaka polieter poliola (PTMEG) i poliester poliola (P1012).
Tradicionalno, poliester poliol poboljšava mehaničku čvrstoću i gustoću premaza zbog gustih intermolekularnih vodikovih veza, ali prekomjerno dodavanje smanjuje otpornost na vodu zbog jake hidrofilnosti esterskih skupina. Eksperimenti su potvrdili da kada P1012 čini 40% (g/g) poliolnog sustava, postiže se „zlatna ravnoteža“: vodikove veze povećavaju fizičku gustoću umrežavanja bez prekomjerne hidrofilnosti, optimizirajući sveobuhvatne performanse premaza - uključujući otpornost na slanu maglu, otpornost na vodu i vlačnu čvrstoću. Ovaj zaključak pruža jasne smjernice za dizajn osnovne formule WB 2K-PUR, posebno za scenarije poput automobilskih šasija i metalnih dijelova željezničkih vozila koji zahtijevaju i mehaničke performanse i otpornost na koroziju.
„Kombiniranje krutosti i fleksibilnosti“: Kemijska modifikacija otključava nove funkcionalne granice
Dok je osnovna optimizacija omjera „fino podešavanje“, kemijska modifikacija predstavlja „kvalitativni skok“ za poliuretan na bazi vode. Ove godine istaknula su se dva puta modifikacije:
Put 1: Sinergističko poboljšanje s polisiloksanom i derivatima terpena
Kombinacija polisiloksana niske površinske energije (PMMS) i hidrofobnih terpenskih derivata daje WPU-u dvostruka svojstva "superhidrofobnosti + visoke krutosti". Istraživači su pripremili hidroksilno-terminirani polisiloksan (PMMS) koristeći 3-merkaptopropilmetildimetoksisilan i oktametilciklotetrasiloksan, a zatim su cijepili izobornil akrilat (derivat kamfena dobivenog iz biomase) na bočne lance PMMS-a putem UV-inicirane tiol-enske klik reakcije kako bi se formirao polisiloksan na bazi terpena (PMMS-I).
Modificirani WPU pokazao je izvanredna poboljšanja: statički kontaktni kut s vodom skočio je sa 70,7° na 101,2° (približavajući se superhidrofobnosti nalik lotosovom listu), apsorpcija vode pala je sa 16,0% na 6,9%, a vlačna čvrstoća porasla je s 4,70 MPa na 8,82 MPa zbog krute terpenske prstenaste strukture. Termogravimetrijska analiza također je otkrila poboljšanu toplinsku stabilnost. Ova tehnologija nudi integrirano rješenje „protiv obraštanja i otpornosti na vremenske uvjete“ za vanjske dijelove željezničkog prijevoza kao što su krovni paneli i bočne obloge.
Put 2: Umrežavanje poliimina omogućuje tehnologiju „samozacjeljivanja“
Samoobnavljanje se pojavilo kao popularna tehnologija u premazima, a ovogodišnje istraživanje kombiniralo ga je s mehaničkim performansama WPU-a kako bi se postigla dvostruka otkrića u „visokim performansama + sposobnosti samoobnavljanja“. Umreženi WPU pripremljen s polibutilen glikolom (PTMG), izoforon diizocijanatom (IPDI) i poliiminom (PEI) kao umreživačem pokazao je impresivna mehanička svojstva: vlačnu čvrstoću od 17,12 MPa i istezanje pri prekidu od 512,25% (blizu fleksibilnosti gume).
Ključno je da postiže potpuno samoobnavljanje u 24 sata na 30°C - vraćajući se na vlačnu čvrstoću od 3,26 MPa i istezanje od 450,94% nakon popravka. To ga čini vrlo pogodnim za dijelove sklone ogrebotinama poput automobilskih branika i unutrašnjosti željezničkog prijevoza, značajno smanjujući troškove održavanja.
„Inteligentno upravljanje na nanoskalnim razinama“: „Revolucija površina“ za premaze protiv obraštanja
Otpornost na grafite i jednostavno čišćenje ključni su zahtjevi za vrhunske premaze. Ove je godine pozornost privukao premaz otporan na onečišćenje (NP-GLIDE) baziran na „tekućim PDMS nano-bazenima“. Njegov osnovni princip uključuje cijepljenje bočnih lanaca polidimetilsiloksana (PDMS) na poliolni lanac koji se dispergira u vodi putem cijepljenog kopolimera poliol-g-PDMS, stvarajući „nano-bazene“ manje od 30 nm u promjeru.
Obogaćivanje PDMS-om u ovim nanopoolovima daje premazu površinu „sličnu tekućini“ - sve testne tekućine s površinskom napetošću iznad 23 mN/m (npr. kava, mrlje od ulja) klize bez ostavljanja tragova. Unatoč tvrdoći od 3H (blizu običnog stakla), premaz održava izvrsne performanse protiv obraštanja.
Osim toga, predložena je strategija protiv grafita „fizička barijera + blago čišćenje“: uvođenje IPDI trimera u poliizocijanat na bazi HDT-a radi povećanja gustoće filma i sprječavanja prodiranja grafita, uz kontrolu migracije silikonskih/fluornih segmenata kako bi se osigurala dugotrajna niska površinska energija. U kombinaciji s DMA (dinamičko-mehanička analiza) za preciznu kontrolu gustoće umrežavanja i XPS (rendgenska fotoelektronska spektroskopija) za karakterizaciju migracije na granici površina, ova tehnologija je spremna za industrijalizaciju i očekuje se da će postati novi standard za zaštitu od obraštanja u automobilskim bojama i kućištima 3C proizvoda.
Zaključak
U 2025. godini, tehnologija WPU premaza prelazi s „poboljšanja pojedinačnih performansi“ na „višenamjensku integraciju“. Bilo da se radi o osnovnoj optimizaciji formule, prodorima u kemijskoj modifikaciji ili inovacijama funkcionalnog dizajna, ključna logika vrti se oko sinergije „ekološke prihvatljivosti“ i „visokih performansi“. Za industrije poput automobilske i željezničkog prometa, ovi tehnološki napredci ne samo da produžuju vijek trajanja premaza i smanjuju troškove održavanja, već i potiču dvostruka poboljšanja u „zelenoj proizvodnji“ i „vrhunskom korisničkom iskustvu“.
Vrijeme objave: 14. studenog 2025.