През 2025 г. индустрията за покрития се ускорява към двойните цели на „зелена трансформация“ и „подобряване на производителността“. В областите на висок клас покрития, като автомобилния и железопътния транспорт, покритията на водна основа са се развили от „алтернативни варианти“ до „основни избори“ благодарение на ниските си емисии на летливи органични съединения (ЛОС), безопасността и нетоксичността. Въпреки това, за да се отговори на изискванията на тежките сценарии на приложение (напр. висока влажност и силна корозия) и по-високите изисквания на потребителите за издръжливост и функционалност на покритията, технологичните пробиви във водоразтворимите полиуретанови (WPU) покрития продължават с бързи темпове. През 2025 г. индустриалните иновации в оптимизацията на формулите, химическата модификация и функционалния дизайн вдъхнаха нова жизненост в този сектор.
Задълбочаване на основната система: от „Настройка на съотношението“ до „Баланс на производителността“
Като „лидер в производителността“ сред съвременните водоразтворими покрития, двукомпонентният водоразтворим полиуретан (WB 2K-PUR) е изправен пред основно предизвикателство: балансиране на съотношението и производителността на полиолните системи. Тази година изследователски екипи проведоха задълбочено проучване на синергичните ефекти на полиетер полиола (PTMEG) и полиестер полиола (P1012).
Традиционно, полиестерният полиол подобрява механичната якост и плътност на покритието поради плътните междумолекулни водородни връзки, но прекомерното добавяне намалява водоустойчивостта поради силната хидрофилност на естерните групи. Експерименти потвърждават, че когато P1012 представлява 40% (g/g) от полиолната система, се постига „златен баланс“: водородните връзки увеличават физическата плътност на омрежването без прекомерна хидрофилност, оптимизирайки цялостните характеристики на покритието – включително устойчивост на солен спрей, водоустойчивост и якост на опън. Това заключение предоставя ясни насоки за проектиране на основната формула на WB 2K-PUR, особено за сценарии като автомобилни шасита и метални части на железопътни превозни средства, които изискват както механични характеристики, така и устойчивост на корозия.
„Комбиниране на твърдост и гъвкавост“: Химическата модификация отключва нови функционални граници
Докато основната оптимизация на съотношението е „фина настройка“, химическата модификация представлява „качествен скок“ за полиуретана на водна основа. Тази година се откроиха два пътя на модификация:
Път 1: Синергично усилване с полисилоксан и терпенови производни
Комбинацията от полисилоксан с ниска повърхностна енергия (PMMS) и хидрофобни терпенови производни придава на WPU двойни свойства „суперхидрофобност + висока твърдост“. Изследователите са приготвили хидроксил-терминиран полисилоксан (PMMS), използвайки 3-меркаптопропилметилдиметоксисилан и октаметилциклотетрасилоксан, след което са присадили изоборнил акрилат (производно на камфен, получен от биомаса) върху страничните вериги на PMMS чрез UV-инициирана тиол-енова клик реакция, за да образуват полисилоксан на базата на терпен (PMMS-I).
Модифицираният WPU показа забележителни подобрения: статичният ъгъл на контакт с вода скочи от 70,7° на 101,2° (приближавайки се до суперхидрофобност, подобна на лотосов лист), абсорбцията на вода спадна от 16,0% на 6,9%, а якостта на опън се увеличи от 4,70 MPa на 8,82 MPa благодарение на твърдата терпенова пръстеновидна структура. Термогравиметричният анализ също така разкри подобрена термична стабилност. Тази технология предлага интегрирано решение „против замърсяване + устойчивост на атмосферни влияния“ за външни части на железопътния транспорт, като покривни панели и странични прагове.
Път 2: Полииминовото омрежване позволява технология за „самолечение“
Самовъзстановяването се утвърди като популярна технология в покритията, а тазгодишното изследване го комбинира с механичните характеристики на WPU, за да постигне двоен пробив в „висока производителност + способност за самовъзстановяване“. Омреженият WPU, приготвен с полибутилен гликол (PTMG), изофорон диизоцианат (IPDI) и полиимин (PEI) като омрежващ агент, показа впечатляващи механични свойства: якост на опън от 17,12 MPa и удължение при скъсване от 512,25% (близо до гъвкавостта на каучука).
Най-важното е, че постига пълно самовъзстановяване за 24 часа при 30°C – възстановявайки се до якост на опън от 3,26 MPa и удължение от 450,94% след ремонт. Това го прави изключително подходящ за части, склонни към надраскване, като автомобилни брони и интериор на железопътен транспорт, което значително намалява разходите за поддръжка.
„Интелигентен контрол в наномащаб“: „Повърхностна революция“ за противообрастващи покрития
Антиграфити и лесното почистване са ключови изисквания за висок клас покрития. Тази година внимание привлече устойчиво на замърсяване покритие (NP-GLIDE), базирано на „течноподобни PDMS нанопулове“. Основният му принцип включва присаждане на странични вериги от полидиметилсилоксан (PDMS) върху вододиспергируем полиолов скелет чрез присаден съполимер полиол-g-PDMS, образувайки „нанопулове“ с диаметър по-малък от 30 nm.
Обогатяването с PDMS в тези нанопулове придава на покритието „течноподобна“ повърхност – всички тестови течности с повърхностно напрежение над 23mN/m (напр. кафе, маслени петна) се плъзгат, без да оставят следи. Въпреки твърдостта от 3H (близка до обикновеното стъкло), покритието поддържа отлични противообрастващи свойства.
Освен това беше предложена стратегия против графити „физическа бариера + меко почистване“: въвеждане на IPDI тример в полиизоцианат на базата на HDT, за да се подобри плътността на филма и да се предотврати проникването на графити, като същевременно се контролира миграцията на силиконови/флуорни сегменти, за да се осигури дълготрайна ниска повърхностна енергия. В комбинация с DMA (динамичен механичен анализ) за прецизен контрол на плътността на омрежването и XPS (рентгенова фотоелектронна спектроскопия) за характеризиране на миграцията на интерфейса, тази технология е готова за индустриализация и се очаква да се превърне в нов еталон за защита от замърсяване в автомобилни бои и корпуси на 3C продукти.
Заключение
През 2025 г. технологията за WPU покрития преминава от „подобрение на единичната производителност“ към „многофункционална интеграция“. Независимо дали чрез оптимизация на основната формула, пробиви в химическата модификация или иновации във функционалния дизайн, основната логика се върти около синергизирането на „екологичността“ и „високата производителност“. За индустрии като автомобилната и железопътната индустрия, тези технологични постижения не само удължават живота на покритието и намаляват разходите за поддръжка, но и водят до двойни подобрения в „зеленото производство“ и „високото потребителско изживяване“.
Време на публикуване: 14 ноември 2025 г.