El 2025, la indústria dels recobriments s'està accelerant cap als dos objectius de la "transformació verda" i la "millora del rendiment". En camps de recobriments d'alta gamma com l'automoció i el transport ferroviari, els recobriments a base d'aigua han evolucionat de "opcions alternatives" a "opcions convencionals" gràcies a les seves baixes emissions de COV, seguretat i no toxicitat. Tanmateix, per satisfer les demandes d'escenaris d'aplicació durs (per exemple, alta humitat i forta corrosió) i els requisits més elevats dels usuaris pel que fa a la durabilitat i la funcionalitat del recobriment, els avenços tecnològics en recobriments de poliuretà a base d'aigua (WPU) continuen a bon ritme. El 2025, les innovacions de la indústria en l'optimització de fórmules, la modificació química i el disseny funcional han injectat una nova vitalitat a aquest sector.
Aprofundint en el sistema bàsic: de l'"afinació de la relació" a l'"equilibri del rendiment"
Com a "líder en rendiment" entre els recobriments aquosos actuals, el poliuretà aquos de dos components (WB 2K-PUR) s'enfronta a un repte fonamental: equilibrar la proporció i el rendiment dels sistemes de poliol. Aquest any, els equips de recerca han dut a terme una exploració en profunditat dels efectes sinèrgics del polièter poliol (PTMEG) i el polièster poliol (P1012).
Tradicionalment, el poliol de polièster millora la resistència mecànica i la densitat del recobriment a causa dels densos enllaços d'hidrogen intermoleculars, però l'addició excessiva redueix la resistència a l'aigua a causa de la forta hidrofilicitat dels grups èster. Els experiments van verificar que quan el P1012 representa el 40% (g/g) del sistema de poliol, s'aconsegueix un "equilibri daurat": els enllaços d'hidrogen augmenten la densitat d'enllaços creuats físics sense una hidrofilicitat excessiva, optimitzant el rendiment integral del recobriment, inclosa la resistència a la boira salina, la resistència a l'aigua i la resistència a la tracció. Aquesta conclusió proporciona una guia clara per al disseny de la fórmula bàsica de WB 2K-PUR, especialment per a escenaris com xassís d'automòbils i peces metàl·liques de vehicles ferroviaris que requereixen tant rendiment mecànic com resistència a la corrosió.
«Combinant rigidesa i flexibilitat»: la modificació química obre nous límits funcionals
Mentre que l'optimització bàsica de la proporció és un "ajust fi", la modificació química representa un "salt qualitatiu" per al poliuretà de base aquosa. Aquest any van destacar dues vies de modificació:
Camí 1: Millora sinèrgica amb polisiloxà i derivats de terpens
La combinació de polisiloxà de baixa energia superficial (PMMS) i derivats de terpens hidrofòbics confereix al WPU propietats duals de "superhidrofobicitat + alta rigidesa". Els investigadors van preparar polisiloxà terminat en hidroxil (PMMS) utilitzant 3-mercaptopropilmetildimetoxisilà i octametilciclotetrasiloxà, i després van empeltar acrilat d'isobornil (un derivat del canfè derivat de la biomassa) a les cadenes laterals del PMMS mitjançant una reacció de clic de tiol-è iniciada per UV per formar polisiloxà basat en terpens (PMMS-I).
La WPU modificada va mostrar millores notables: l'angle de contacte estàtic amb l'aigua va augmentar de 70,7° a 101,2° (aproximant-se a la superhidrofobicitat similar a la d'una fulla de lotus), l'absorció d'aigua va disminuir del 16,0% al 6,9% i la resistència a la tracció va augmentar de 4,70 MPa a 8,82 MPa a causa de l'estructura rígida de l'anell de terpens. L'anàlisi termogravimètrica també va revelar una estabilitat tèrmica millorada. Aquesta tecnologia ofereix una solució integrada "antiincrustant + resistent a la intempèrie" per a peces exteriors del transport ferroviari, com ara panells de sostre i faldons laterals.
Camí 2: La reticulació de poliimines permet la tecnologia d'"autocuració"
L'autoreparació ha emergit com una tecnologia popular en els recobriments, i la investigació d'aquest any l'ha combinat amb el rendiment mecànic del WPU per aconseguir un doble avenç en "alt rendiment + capacitat d'autoreparació". El WPU reticulat preparat amb polibutilenglicol (PTMG), diisocianat d'isoforona (IPDI) i poliimina (PEI) com a reticulant va mostrar propietats mecàniques impressionants: resistència a la tracció de 17,12 MPa i allargament a la ruptura del 512,25% (propera a la flexibilitat del cautxú).
Crucialment, aconsegueix una autoreparació completa en 24 hores a 30 °C, recuperant una resistència a la tracció de 3,26 MPa i un allargament del 450,94% després de la reparació. Això el fa molt adequat per a peces propenses a ratllar-se com ara para-xocs d'automòbils i interiors de transport ferroviari, reduint significativament els costos de manteniment.
«Control intel·ligent a nanoescala»: una «revolució superficial» per a recobriments antiincrustants
L'antigrafits i la facilitat de neteja són demandes clau per als recobriments d'alta gamma. Aquest any, un recobriment resistent a l'incrustació (NP-GLIDE) basat en "nanopools de PDMS semblants a líquids" ha atret l'atenció. El seu principi bàsic consisteix a empeltar cadenes laterals de polidimetilsiloxà (PDMS) en una cadena principal de poliol dispersable en aigua a través del copolímer d'empelt poliol-g-PDMS, formant "nanopools" de menys de 30 nm de diàmetre.
L'enriquiment amb PDMS en aquestes nanocombinacions dóna al recobriment una superfície "semblant a la d'un líquid": tots els líquids de prova amb una tensió superficial superior a 23 mN/m (per exemple, cafè, taques d'oli) rellisquen sense deixar marques. Malgrat una duresa de 3H (propera a la del vidre ordinari), el recobriment manté un excel·lent rendiment antiincrustant.
A més, es va proposar una estratègia antigrafits de "barrera física + neteja suau": introduir el trímer d'IPDI en poliisocianat basat en HDT per millorar la densitat de la pel·lícula i evitar la penetració de grafits, alhora que es controla la migració dels segments de silicona/fluor per garantir una baixa energia superficial de llarga durada. Combinada amb DMA (Anàlisi Mecànica Dinàmica) per a un control precís de la densitat d'enllaços creuats i XPS (Espectroscòpia Fotoelectrònica de Raigs X) per a la caracterització de la migració de la interfície, aquesta tecnologia està llesta per a la industrialització i s'espera que esdevingui un nou punt de referència per a l'antiincrustant en pintura d'automòbils i carcasses de productes 3C.
Conclusió
El 2025, la tecnologia de recobriment WPU passarà de la "millora del rendiment únic" a la "integració multifuncional". Ja sigui mitjançant l'optimització bàsica de fórmules, els avenços en la modificació química o les innovacions en el disseny funcional, la lògica central gira al voltant de la sinergia entre el "respecte al medi ambient" i l'"alt rendiment". Per a indústries com l'automoció i el transport ferroviari, aquests avenços tecnològics no només allarguen la vida útil del recobriment i redueixen els costos de manteniment, sinó que també impulsen millores duals en la "fabricació verda" i l'"experiència d'usuari d'alta gamma".
Data de publicació: 14 de novembre de 2025