2025. aastal liigub kattekihtide tööstus kiirenevalt kahe eesmärgi poole: „roheline ümberkujundamine“ ja „jõudluse täiustamine“. Tipptasemel kattekihtide valdkondades, nagu auto- ja raudteetransport, on veepõhised kattekihid arenenud „alternatiivsetest valikutest“ „tavalisteks valikuteks“ tänu oma madalale lenduvate orgaaniliste ühendite heitkogusele, ohutusele ja mittetoksilisusele. Kuid karmide rakendustingimuste (nt kõrge õhuniiskus ja tugev korrosioon) ja kasutajate kõrgemate nõuete rahuldamiseks katte vastupidavuse ja funktsionaalsuse osas jätkuvad veepõhiste polüuretaankatete (WPU) tehnoloogilised läbimurded hoogsalt. 2025. aastal on tööstuse uuendused valemi optimeerimise, keemilise modifitseerimise ja funktsionaalse disaini valdkonnas andnud sellele sektorile uut elujõudu.
Põhisüsteemi süvendamine: alates „suhtarvude häälestamisest“ kuni „jõudluse tasakaaluni“
Praeguste veepõhiste katete seas „jõudlusliidrina“ seisab kahekomponentne veepõhine polüuretaan (WB 2K-PUR) silmitsi peamise väljakutsega: polüoolsüsteemide suhte ja jõudluse tasakaalustamine. Sel aastal viisid uurimisrühmad läbi põhjaliku uuringu polüeeterpolüooli (PTMEG) ja polüesterpolüooli (P1012) sünergistlike efektide kohta.
Traditsiooniliselt suurendab polüesterpolüool katte mehaanilist tugevust ja tihedust tihedate molekulidevaheliste vesiniksidemete tõttu, kuid liigne lisamine vähendab veekindlust esterrühmade tugeva hüdrofiilsuse tõttu. Katsed kinnitasid, et kui P1012 moodustab polüoolsüsteemist 40% (g/g), saavutatakse „kuldne tasakaal“: vesiniksidemed suurendavad füüsikalise ristseotuse tihedust ilma liigse hüdrofiilsuseta, optimeerides katte terviklikku toimivust, sealhulgas soolalahuse pihustamise vastupidavust, veekindlust ja tõmbetugevust. See järeldus annab selged juhised WB 2K-PUR põhivalemi kujundamiseks, eriti selliste stsenaariumide puhul nagu autode šassiid ja raudteesõidukite metallosad, mis nõuavad nii mehaanilist jõudlust kui ka korrosioonikindlust.
„Jäikuse ja paindlikkuse ühendamine”: keemiline modifitseerimine avab uusi funktsionaalseid piire
Kuigi põhilise suhte optimeerimine on „peenhäälestus“, kujutab keemiline modifitseerimine endast veepõhise polüuretaani puhul „kvalitatiivset hüpet“. Sel aastal paistsid silma kaks modifitseerimise suunda:
1. rada: sünergistlik võimendamine polüsiloksaani ja terpeeni derivaatidega
Madala pinnaenergiaga polüsiloksaani (PMMS) ja hüdrofoobsete terpeenide derivaatide kombinatsioon annab WPU-le kahekordse omaduse: „superhüdrofoobsus + kõrge jäikus“. Teadlased valmistasid hüdroksüülrühmaga termineeritud polüsiloksaani (PMMS), kasutades 3-merkaptopropüülmetüüldimetoksüsilaani ja oktametüültsüklotetrasiloksaani, seejärel pookisid nad UV-kiirgusega initsieeritud tiool-eeni klõpsreaktsiooni abil PMMS-i külgahelatele isobornüülakrülaadi (biomassist saadud kamfeeni derivaat), moodustades terpeenipõhise polüsiloksaani (PMMS-I).
Modifitseeritud WPU näitas märkimisväärseid edusamme: staatiline veekontakti nurk hüppas 70,7°-lt 101,2°-le (lähenedes lootoselehe sarnasele superhüdrofoobsusele), veeimavus langes 16,0%-lt 6,9%-le ja tõmbetugevus tõusis jäiga terpeenrõnga struktuuri tõttu 4,70 MPa-lt 8,82 MPa-le. Termogravimeetriline analüüs näitas ka paremat termilist stabiilsust. See tehnoloogia pakub integreeritud „veekindlat + ilmastikukindlat“ lahendust raudteetranspordi välisosadele, nagu katusepaneelid ja küljekarbid.
2. rada: polüimiini ristseostamine võimaldab "enesetervendavat" tehnoloogiat
Isetervenev tehnoloogia on kattekihtides populaarseks muutunud ning selle aasta uuringus ühendati see WPU mehaanilise jõudlusega, et saavutada kahekordne läbimurre „kõrge jõudluse + isetervendava võime“ valdkonnas. Polübutüleenglükooli (PTMG), isoforoondiisotsüanaadi (IPDI) ja polüimiiniga (PEI) ristseotud WPU-l olid muljetavaldavad mehaanilised omadused: tõmbetugevus 17,12 MPa ja katkevenivus 512,25% (peaaegu kummi painduvusele lähedal).
Oluline on see, et see saavutab täieliku iseparanemise 24 tunni jooksul temperatuuril 30 °C – taastub tõmbetugevuseni 3,26 MPa ja pikenemiseni pärast parandamist 450,94%. See teeb selle väga sobivaks kriimustustele altid osad, nagu autode kaitserauad ja raudteetranspordi interjöörid, vähendades oluliselt hoolduskulusid.
„Nanoskoopiline intelligentne juhtimine”: saastumisvastaste katete „pinnarevolutsioon”
Graffitivastane kaitse ja puhastamise lihtsus on tipptasemel katete peamised nõuded. Sel aastal äratas tähelepanu saastumiskindel kate (NP-GLIDE), mis põhineb „vedelikutaolistel PDMS-nanosakestel“. Selle põhiprintsiip hõlmab polüdimetüülsiloksaani (PDMS) külgahelate pookimist vees dispergeeruvale polüooli karkassile pookekopolümeeri polüool-g-PDMS kaudu, moodustades läbimõõduga alla 30 nm „nanosakesi“.
PDMS-i rikastamine nendes nanoosakestes annab kattele „vedelikutaolise“ pinna – kõik testvedelikud, mille pindpinevus on üle 23 mN/m (nt kohv, õliplekid), libisevad maha jälgi jätmata. Vaatamata 3H kõvadusele (peaaegu tavalise klaasi oma) säilitab kate suurepärase saastumisvastase toime.
Lisaks pakuti välja „füüsiline barjäär + õrn puhastus” grafitivastane strateegia: HDT-põhisesse polüisotsüanaati lisatakse IPDI trimeeri, et suurendada kile tihedust ja vältida grafiti läbitungimist, kontrollides samal ajal silikoon-/fluorisegmentide migratsiooni, et tagada pikaajaline madal pinnaenergia. Koos DMA-ga (dünaamiline mehaaniline analüüs) täpseks ristseotud tiheduse kontrollimiseks ja XPS-iga (röntgenfotoelektronspektroskoopia) piirpindade migratsiooni iseloomustamiseks on see tehnoloogia valmis industrialiseerimiseks ja eeldatavasti saab sellest uus etalon autovärvide ja 3C-toodete karkasside kattumisvastaste vahendite osas.
Kokkuvõte
2025. aastal liigub WPU kattetehnoloogia „ühe jõudluse täiustamisest“ „mitmefunktsioonilise integratsiooni“ poole. Olgu selleks siis põhivalemi optimeerimine, keemilise modifitseerimise läbimurded või funktsionaalsed disainiuuendused, põhiloogika keerleb „keskkonnasõbralikkuse“ ja „kõrge jõudluse“ sünergias. Selliste tööstusharude nagu auto- ja raudteetransport puhul ei pikenda need tehnoloogilised edusammud mitte ainult katte eluiga ja vähenda hoolduskulusid, vaid soodustavad ka kahekordset täiustamist „rohelise tootmise“ ja „kõrgetasemelise kasutajakogemuse“ valdkonnas.
Postituse aeg: 14. november 2025