I 2025 akselererer beleggindustrien mot de to målene om «grønn transformasjon» og «ytelsesforbedring». Innen avanserte beleggfelt som bil- og jernbanetransport har vannbaserte belegg utviklet seg fra «alternative alternativer» til «vanlige valg» takket være deres lave VOC-utslipp, sikkerhet og giftfrihet. For å møte kravene fra tøffe bruksscenarier (f.eks. høy luftfuktighet og sterk korrosjon) og brukernes høyere krav til beleggets holdbarhet og funksjonalitet, fortsetter imidlertid teknologiske gjennombrudd innen vannbaserte polyuretanbelegg (WPU) i høyt tempo. I 2025 har industriinnovasjoner innen formeloptimalisering, kjemisk modifisering og funksjonell design tilført ny vitalitet til denne sektoren.
Fordypning av det grunnleggende systemet: Fra «forholdsjustering» til «ytelsesbalanse»
Som den «ledende ytelsesleverandøren» blant dagens vannbaserte belegg står tokomponents vannbasert polyuretan (WB 2K-PUR) overfor en sentral utfordring: å balansere forholdet mellom og ytelsen til polyolsystemer. I år har forskerteam gjennomført en grundig undersøkelse av de synergistiske effektene av polyeterpolyol (PTMEG) og polyesterpolyol (P1012).
Tradisjonelt forbedrer polyesterpolyol beleggets mekaniske styrke og tetthet på grunn av tette intermolekylære hydrogenbindinger, men overdreven tilsetning reduserer vannmotstanden på grunn av den sterke hydrofilisiteten til estergruppene. Eksperimenter bekreftet at når P1012 utgjør 40 % (g/g) av polyolsystemet, oppnås en "gyllen balanse": hydrogenbindinger øker den fysiske tverrbindingstettheten uten overdreven hydrofilisitet, noe som optimaliserer beleggets omfattende ytelse – inkludert saltspraymotstand, vannmotstand og strekkfasthet. Denne konklusjonen gir klar veiledning for WB 2K-PURs grunnleggende formeldesign, spesielt for scenarier som bilchassis og metalldeler i skinnegående kjøretøy som krever både mekanisk ytelse og korrosjonsmotstand.
«Kombinasjon av stivhet og fleksibilitet»: Kjemisk modifisering åpner for nye funksjonelle grenser
Mens optimalisering av grunnleggende blandingsforhold er en «finjustering», representerer kjemisk modifisering et «kvalitativt sprang» for vannbasert polyuretan. To modifiseringsveier skilte seg ut i år:
Sti 1: Synergistisk forbedring med polysiloksan og terpenderivater
Kombinasjonen av polysiloksan (PMMS) med lav overflateenergi og hydrofobe terpenderivater gir WPU to egenskaper: «superhydrofobisitet + høy stivhet». Forskere fremstilte hydroksylterminert polysiloksan (PMMS) ved bruk av 3-merkaptopropylmetyldimetoksysilan og oktametylcyklotetrasiloksan, og podet deretter isobornylakrylat (et derivat av biomasseavledet kamfen) på PMMS-sidekjeder via UV-initiert tiol-en-klikkreaksjon for å danne terpenbasert polysiloksan (PMMS-I).
Den modifiserte WPU-en viste bemerkelsesverdige forbedringer: den statiske vannkontaktvinkelen hoppet fra 70,7° til 101,2° (nærmer seg lotusbladlignende superhydrofobisitet), vannabsorpsjonen falt fra 16,0 % til 6,9 %, og strekkfastheten økte fra 4,70 MPa til 8,82 MPa på grunn av den stive terpenringstrukturen. Termogravimetrisk analyse avdekket også forbedret termisk stabilitet. Denne teknologien tilbyr en integrert «bunnstoff + værbestandig» løsning for utvendige deler i jernbanetransport, som takpaneler og sideskjørt.
Sti 2: Polyimintverrbinding muliggjør "selvhelbredende" teknologi
Selvreparerende teknologi har dukket opp som en populær teknologi innen belegg, og årets forskning kombinerte den med WPUs mekaniske ytelse for å oppnå to gjennombrudd innen «høy ytelse + selvreparerende evne». Tverrbundet WPU fremstilt med polybutylenglykol (PTMG), isoforondiisocyanat (IPDI) og polyimin (PEI) som tverrbindingsmiddel viste imponerende mekaniske egenskaper: strekkfasthet på 17,12 MPa og bruddforlengelse på 512,25 % (nær gummiens fleksibilitet).
Avgjørende er at den oppnår full selvreparasjon på 24 timer ved 30 °C – med en strekkfasthet på 3,26 MPa og en forlengelse på 450,94 % etter reparasjon. Dette gjør den svært egnet for ripeutsatte deler som støtfangere i biler og interiør i jernbanetransport, noe som reduserer vedlikeholdskostnadene betydelig.
«Intelligent kontroll i nanoskala»: En «overflaterevolusjon» for bunnstoffbelegg
Anti-graffiti og enkel rengjøring er viktige krav til avanserte belegg. I år har et belegg som er motstandsdyktig mot groe (NP-GLIDE) basert på «væskelignende PDMS-nanopools» fått oppmerksomhet. Kjerneprinsippet innebærer å pode polydimetylsiloksan (PDMS)-sidekjeder på en vanndispergerbar polyol-ryggrad via podekopolymeren polyol-g-PDMS, og danne «nanopools» mindre enn 30 nm i diameter.
PDMS-anriking i disse nanopoolene gir belegget en «væskelignende» overflate – alle testvæsker med overflatespenning over 23 mN/m² (f.eks. kaffe, oljeflekker) glir av uten å etterlate merker. Til tross for en hardhet på 3H (nær vanlig glass), opprettholder belegget utmerket antifouling-ytelse.
I tillegg ble det foreslått en strategi mot graffiti med «fysisk barriere + mild rengjøring»: å introdusere IPDI-trimer i HDT-basert polyisocyanat for å forbedre filmtettheten og forhindre graffitiinntrengning, samtidig som migrasjonen av silikon-/fluorsegmenter kontrolleres for å sikre langvarig lav overflateenergi. Kombinert med DMA (dynamisk mekanisk analyse) for presis kontroll av tverrbindingstetthet og XPS (røntgenfotoelektronspektroskopi) for karakterisering av grensesnittmigrasjon, er denne teknologien klar for industrialisering og forventes å bli en ny standard for bunnstoff i billakk og 3K-produktdeksler.
Konklusjon
I 2025 går WPU-beleggteknologien fra «forbedring av én ytelse» til «multifunksjonell integrasjon». Enten det er gjennom grunnleggende formeloptimalisering, gjennombrudd innen kjemisk modifisering eller funksjonelle designinnovasjoner, dreier kjernelogikken seg om å synergisere «miljøvennlighet» og «høy ytelse». For bransjer som bilindustri og jernbanetransport forlenger disse teknologiske fremskrittene ikke bare beleggets levetid og reduserer vedlikeholdskostnader, men driver også doble oppgraderinger innen «grønn produksjon» og «avanserte brukeropplevelser».
Publisert: 14. november 2025