In 2025 versnelt de coatingindustrie de richting van de dubbele doelen van "groene transformatie" en "prestatieverbetering". In hoogwaardige coatings zoals de auto-industrie en het spoorvervoer zijn watergedragen coatings geëvolueerd van "alternatieve opties" naar "mainstream keuzes" dankzij hun lage VOS-emissies, veiligheid en niet-toxiciteit. Om echter te voldoen aan de eisen van zware toepassingsscenario's (bijv. hoge luchtvochtigheid en sterke corrosie) en de hogere eisen die gebruikers stellen aan de duurzaamheid en functionaliteit van coatings, gaan de technologische doorbraken in watergedragen polyurethaan (WPU) coatings onverminderd door. In 2025 hebben industriële innovaties op het gebied van formule-optimalisatie, chemische modificatie en functioneel ontwerp deze sector nieuw leven ingeblazen.
Verdieping van het basissysteem: van ‘verhoudingsafstemming’ naar ‘prestatiebalans’
Als "prestatieleider" onder de huidige watergedragen coatings staat tweecomponenten polyurethaan op waterbasis (WB 2K-PUR) voor een belangrijke uitdaging: het in balans brengen van de verhouding en prestaties van polyolsystemen. Dit jaar hebben onderzoeksteams de synergetische effecten van polyetherpolyol (PTMEG) en polyesterpolyol (P1012) diepgaand onderzocht.
Traditioneel verbetert polyesterpolyol de mechanische sterkte en dichtheid van de coating dankzij dichte intermoleculaire waterstofbruggen, maar overmatige toevoeging vermindert de waterbestendigheid vanwege de sterke hydrofiliteit van estergroepen. Experimenten hebben aangetoond dat wanneer P1012 40% (g/g) van het polyolsysteem uitmaakt, een "gouden balans" wordt bereikt: waterstofbruggen verhogen de fysische crosslinkdichtheid zonder overmatige hydrofiliteit, waardoor de algehele prestaties van de coating worden geoptimaliseerd, inclusief zoutnevelbestendigheid, waterbestendigheid en treksterkte. Deze conclusie biedt duidelijke richtlijnen voor het ontwerp van de basisformule voor WB 2K-PUR, met name voor scenario's zoals autochassis en metalen onderdelen van spoorvoertuigen die zowel mechanische prestaties als corrosiebestendigheid vereisen.
“Combinatie van stijfheid en flexibiliteit”: chemische modificatie ontsluit nieuwe functionele grenzen
Terwijl basisverhoudingsoptimalisatie een "fijne aanpassing" is, vertegenwoordigt chemische modificatie een "kwalitatieve sprong" voor watergedragen polyurethaan. Twee modificatietrajecten sprongen dit jaar in het oog:
Pad 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-getermineerd polysiloxaan (PMMS) met behulp van 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilaan en octamethylcyclotetrasiloxaan, en entten vervolgens isobornylacrylaat (een derivaat van uit biomassa gewonnen kamfeen) op PMMS-zijketens via een UV-geïnitieerde thiol-een-klikreactie om terpeengebaseerd polysiloxaan (PMMS-I) te vormen.
De aangepaste WPU liet opmerkelijke verbeteringen zien: de statische watercontacthoek steeg van 70,7° naar 101,2° (nabij een lotusbladachtige superhydrofobiciteit), de waterabsorptie daalde van 16,0% naar 6,9% en de treksterkte steeg van 4,70 MPa naar 8,82 MPa dankzij de stijve terpeenringstructuur. Thermogravimetrische analyse toonde ook een verbeterde thermische stabiliteit. Deze technologie biedt een geïntegreerde "anti-fouling + weerbestendige" oplossing voor exterieuronderdelen van het spoor, zoals dakpanelen en zijschorten.
Pad 2: Polyimine-crosslinking maakt 'zelfherstellende' technologie mogelijk
Zelfherstel is een populaire technologie geworden in coatings. Het onderzoek van dit jaar combineerde dit met de mechanische prestaties van WPU om een dubbele doorbraak te bereiken op het gebied van "hoge prestaties + zelfherstellende eigenschappen". Vernet WPU, bereid met polybutyleenglycol (PTMG), isoforondi-isocyanaat (IPDI) en polyimine (PEI) als crosslinker, vertoonde indrukwekkende mechanische eigenschappen: een treksterkte van 17,12 MPa en een breukrek van 512,25% (dichtbij de flexibiliteit van rubber).
Cruciaal is dat het binnen 24 uur bij 30 °C volledig zelfherstellend is – met een treksterkte van 3,26 MPa en een rek van 450,94% na reparatie. Dit maakt het zeer geschikt voor krasgevoelige onderdelen zoals autobumpers en interieurs van treinstellen, waardoor de onderhoudskosten aanzienlijk worden verlaagd.
“Nanoscale Intelligent Control”: een “oppervlakterevolutie” voor anti-fouling coatings
Anti-graffiti en eenvoudige reiniging zijn belangrijke eisen voor hoogwaardige coatings. Dit jaar trok een vervuilingsbestendige coating (NP-GLIDE) op basis van "vloeistofachtige PDMS-nanopools" de aandacht. Het kernprincipe hiervan is het enten van polydimethylsiloxaan (PDMS)-zijketens op een in water dispergeerbare polyolruggengraat via het entcopolymeer polyol-g-PDMS, waardoor "nanopools" met een diameter kleiner dan 30 nm ontstaan.
PDMS-verrijking in deze nanopools geeft de coating een "vloeistofachtig" oppervlak: alle testvloeistoffen met een oppervlaktespanning boven 23 mN/m (bijv. koffie- en olievlekken) glijden eraf zonder sporen achter te laten. Ondanks een hardheid van 3H (dichtbij gewoon glas) behoudt de coating uitstekende antifoulingprestaties.
Daarnaast werd een anti-graffitistrategie voorgesteld met een "fysieke barrière + milde reiniging": de introductie van IPDI-trimeer in HDT-gebaseerd polyisocyanaat om de filmdichtheid te verbeteren en graffitipenetratie 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-elektronenspectroscopie) voor het karakteriseren van grensvlakmigratie, is deze technologie klaar voor industrialisatie en zal naar verwachting een nieuwe maatstaf worden voor antifouling in autolakken en 3C-productbehuizingen.
Conclusie
In 2025 evolueert de WPU-coatingtechnologie van 'verbetering van één prestatie' naar 'multifunctionele integratie'. Of het nu gaat om basisformule-optimalisatie, doorbraken in chemische modificatie of innovaties in functioneel ontwerp, de kernlogica draait om de synergie tussen 'milieuvriendelijkheid' en 'hoge prestaties'. Voor sectoren zoals de auto-industrie en het spoorvervoer verlengen deze technologische ontwikkelingen niet alleen de levensduur van de coating en verlagen ze de onderhoudskosten, maar stimuleren ze ook dubbele verbeteringen in 'groene productie' en 'high-end gebruikerservaring'.
Plaatsingstijd: 14-11-2025