In 2025 streeft de coatingindustrie naar de dubbele doelstellingen van "groene transformatie" en "prestatieverbetering". In hoogwaardige coatingsectoren zoals de automobielindustrie en het spoorvervoer zijn watergedragen coatings geëvolueerd van "alternatieve opties" tot "gangbare keuzes" dankzij hun lage VOC-uitstoot, veiligheid en niet-toxiciteit. Om echter te voldoen aan de eisen van veeleisende toepassingsscenario's (bijvoorbeeld hoge luchtvochtigheid en sterke corrosie) en de hogere eisen van gebruikers aan de duurzaamheid en functionaliteit van coatings, blijven technologische doorbraken in watergedragen polyurethaan (WPU) coatings zich in hoog tempo ontwikkelen. In 2025 hebben innovaties in formuleoptimalisatie, chemische modificatie en functioneel ontwerp deze sector nieuw leven ingeblazen.
Het basissysteem verder uitdiepen: van "verhoudingsafstelling" naar "prestatiebalans"
Als "prestatieleider" onder de huidige watergedragen coatings staat tweecomponenten watergedragen polyurethaan (WB 2K-PUR) voor een fundamentele uitdaging: het vinden van de juiste balans tussen de verhouding en de prestaties van de polyolsystemen. Dit jaar hebben onderzoeksteams diepgaand onderzoek gedaan naar de synergetische effecten van polyetherpolyol (PTMEG) en polyesterpolyol (P1012).
Traditioneel verbetert polyesterpolyol de mechanische sterkte en dichtheid van coatings dankzij dichte intermoleculaire waterstofbruggen, maar een overmatige toevoeging vermindert de waterbestendigheid door de sterke hydrofiliteit van estergroepen. Experimenten hebben aangetoond dat een "gouden balans" wordt bereikt wanneer P1012 40% (g/g) van het polyolsysteem uitmaakt: waterstofbruggen verhogen de fysieke crosslinkdichtheid zonder overmatige hydrofiliteit, waardoor de algehele prestaties van de coating worden geoptimaliseerd, waaronder zoutnevelbestendigheid, waterbestendigheid en treksterkte. Deze conclusie biedt duidelijke richtlijnen voor het ontwerpen van de basisformule van WB 2K-PUR, met name voor toepassingen zoals autochassis en metalen onderdelen van spoorwegvoertuigen die zowel mechanische prestaties als corrosiebestendigheid vereisen.
“De combinatie van stijfheid en flexibiliteit”: chemische modificatie ontsluit nieuwe functionele mogelijkheden
Hoewel basisoptimalisatie van de mengverhouding een "fijnafstelling" is, vertegenwoordigt chemische modificatie een "kwalitatieve sprong" voor watergedragen polyurethaan. Twee modificatiemethoden sprongen er dit jaar uit:
Route 1: Synergetische verbetering met polysiloxaan- en terpeenderivaten
De combinatie van polysiloxaan met een lage oppervlakte-energie (PMMS) en hydrofobe terpeenderivaten geeft WPU de dubbele eigenschappen van "superhydrofobiciteit + hoge stijfheid". Onderzoekers bereidden hydroxyl-terminated polysiloxaan (PMMS) met behulp van 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilaan en octamethylcyclotetrasiloxaan, en entten vervolgens isobornylacrylaat (een derivaat van uit biomassa afkomstig campheen) op de zijketens van PMMS via een UV-geïnitieerde thiol-een-klikreactie om terpeen-gebaseerd polysiloxaan (PMMS-I) te vormen.
De gemodificeerde WPU vertoonde opmerkelijke verbeteringen: de statische watercontacthoek steeg van 70,7° naar 101,2° (wat de superhydrofobiciteit van een lotusblad benadert), de waterabsorptie daalde van 16,0% naar 6,9% en de treksterkte nam toe van 4,70 MPa naar 8,82 MPa dankzij de stijve terpeenringstructuur. Thermogravimetrische analyse toonde bovendien een verbeterde thermische stabiliteit aan. Deze technologie biedt een geïntegreerde "aangroeiwerende + weerbestendige" oplossing voor exterieuronderdelen van spoorwegvoertuigen, zoals dakpanelen en zijskirts.
Route 2: Polyimine-crosslinking maakt "zelfherstellende" technologie mogelijk.
Zelfherstellende eigenschappen zijn uitgegroeid tot een populaire technologie in coatings, en het onderzoek van dit jaar combineerde deze met de mechanische prestaties van WPU om een dubbele doorbraak te bereiken op het gebied van "hoge prestaties + zelfherstellend vermogen". Verknoopt WPU, bereid met polybutyleenglycol (PTMG), isoforonediisocyanaat (IPDI) en polyimine (PEI) als verknoper, vertoonde indrukwekkende mechanische eigenschappen: een treksterkte van 17,12 MPa en een rek bij breuk van 512,25% (bijna net zo flexibel als rubber).
Cruciaal is dat het materiaal binnen 24 uur bij 30 °C volledig zelfherstellend is, waardoor het na reparatie een treksterkte van 3,26 MPa en een rek van 450,94% bereikt. Dit maakt het uitermate geschikt voor krasgevoelige onderdelen zoals autobumpers en interieurs van treinstellen, wat de onderhoudskosten aanzienlijk verlaagt.
“Intelligente besturing op nanoschaal”: een “oppervlakterevolutie” voor aangroeiwerende coatings
Anti-graffiti eigenschappen en gemakkelijke reiniging zijn essentiële eisen voor hoogwaardige coatings. Dit jaar trok een vuilafstotende coating (NP-GLIDE) op basis van "vloeistofachtige PDMS-nanopools" de aandacht. Het kernprincipe berust op het enten van polydimethylsiloxaan (PDMS) zijketens op een in water dispergeerbare polyol-ruggengraat via het entcopolymeer polyol-g-PDMS, waardoor "nanopools" met een diameter kleiner dan 30 nm ontstaan.
Door de toevoeging van PDMS aan deze nanopools krijgt de coating een "vloeistofachtig" oppervlak: alle testvloeistoffen met een oppervlaktespanning boven 23 mN/m (bijv. koffie, olievlekken) glijden eraf zonder sporen achter te laten. Ondanks een hardheid van 3H (vergelijkbaar met gewoon glas) behoudt de coating uitstekende aangroeiwerende eigenschappen.
Daarnaast werd een anti-graffiti strategie voorgesteld, gebaseerd op een "fysieke barrière + milde reiniging": het introduceren van IPDI-trimeer in HDT-gebaseerd polyisocyanaat om de filmdichtheid te verhogen en graffiti-penetratie te voorkomen, terwijl de migratie van siliconen/fluorsegmenten wordt gecontroleerd om een langdurig lage oppervlakte-energie te garanderen. Gecombineerd met DMA (Dynamische Mechanische Analyse) voor nauwkeurige controle van de crosslinkdichtheid en XPS (Röntgenfoto-elektronspectroscopie) voor karakterisering van interfacemigratie, is deze technologie klaar voor industrialisatie en zal naar verwachting een nieuwe maatstaf worden voor anti-aanslag in autolakken en behuizingen van 3C-producten.
Conclusie
In 2025 evolueert de WPU-coatingtechnologie van "verbetering van één enkele prestatie" naar "multifunctionele integratie". Of het nu gaat om optimalisatie van de basisformule, baanbrekende chemische modificaties of innovaties in functioneel ontwerp, de kernlogica draait om het combineren van "milieuvriendelijkheid" en "hoge prestaties". Voor sectoren zoals de auto-industrie en het spoorvervoer verlengen deze technologische vooruitgangen niet alleen de levensduur van de coating en verlagen ze de onderhoudskosten, maar leiden ze ook tot een dubbele verbetering op het gebied van "groene productie" en "een hoogwaardige gebruikerservaring".
Geplaatst op: 14 november 2025