V roku 2025 sa priemysel náterových hmôt zrýchľuje smerom k dvojitým cieľom „zelenej transformácie“ a „zvýšenia výkonu“. V oblastiach špičkových náterových hmôt, ako je automobilová a železničná doprava, sa vodou riediteľné nátery vyvinuli z „alternatívnych možností“ na „bežné voľby“ vďaka nízkym emisiám prchavých organických zlúčenín, bezpečnosti a netoxicite. Aby sa však splnili požiadavky náročných aplikačných scenárov (napr. vysoká vlhkosť a silná korózia) a vyššie požiadavky používateľov na trvanlivosť a funkčnosť náterov, technologické objavy vo vodou riediteľných polyuretánových (WPU) náteroch pokračujú rýchlym tempom. V roku 2025 priemyselné inovácie v oblasti optimalizácie receptúr, chemickej modifikácie a funkčného dizajnu vniesli do tohto sektora novú vitalitu.
Prehĺbenie základného systému: Od „ladenia pomeru“ k „vyváženiu výkonu“
Dvojzložkový vodou riediteľný polyuretán (WB 2K-PUR) ako „líder vo výkonnosti“ medzi súčasnými vodou riediteľnými nátermi čelí kľúčovej výzve: vyváženiu pomeru a výkonu polyolových systémov. Tento rok výskumné tímy vykonali hĺbkový prieskum synergických účinkov polyéterpolyolu (PTMEG) a polyesterpolyolu (P1012).
Tradične polyesterpolyol zvyšuje mechanickú pevnosť a hustotu náteru vďaka hustým intermolekulárnym vodíkovým väzbám, ale nadmerné pridávanie znižuje odolnosť voči vode v dôsledku silnej hydrofilnosti esterových skupín. Experimenty potvrdili, že keď P1012 tvorí 40 % (g/g) polyolového systému, dosahuje sa „zlatá rovnováha“: vodíkové väzby zvyšujú fyzickú hustotu zosieťovania bez nadmernej hydrofilnosti, čím sa optimalizuje komplexný výkon náteru – vrátane odolnosti voči soľnej hmle, odolnosti voči vode a pevnosti v ťahu. Tento záver poskytuje jasné usmernenie pre návrh základného zloženia WB 2K-PUR, najmä pre scenáre, ako sú automobilové podvozky a kovové časti koľajových vozidiel, ktoré vyžadujú mechanický výkon aj odolnosť proti korózii.
„Kombinácia tuhosti a flexibility“: Chemická modifikácia otvára nové funkčné hranice
Zatiaľ čo základná optimalizácia pomeru je „jemné doladenie“, chemická modifikácia predstavuje pre polyuretán na vodnej báze „kvalitatívny skok“. Tento rok vynikli dve cesty modifikácie:
Cesta 1: Synergické zosilnenie s polysiloxánom a terpénovými derivátmi
Kombinácia polysiloxánu s nízkou povrchovou energiou (PMMS) a hydrofóbnych terpénových derivátov dodáva WPU dvojité vlastnosti „superhydrofóbnosti + vysokej tuhosti“. Výskumníci pripravili hydroxylovo zakončený polysiloxán (PMMS) s použitím 3-merkaptopropylmetyldimetoxysilánu a oktametylcyklotetrasiloxánu, potom naočkovali izobornylakrylát (derivát kamfénu odvodeného z biomasy) na bočné reťazce PMMS pomocou UV-iniciovanej tiol-énovej klikacej reakcie za vzniku polysiloxánu na báze terpénov (PMMS-I).
Modifikovaný WPU vykazoval pozoruhodné zlepšenia: statický kontaktný uhol vody sa zvýšil zo 70,7° na 101,2° (blížiac sa k superhydrofóbnosti podobnej lotosovému listu), absorpcia vody klesla zo 16,0% na 6,9% a pevnosť v ťahu sa vďaka pevnej terpénovej kruhovej štruktúre zvýšila zo 4,70 MPa na 8,82 MPa. Termogravimetrická analýza tiež odhalila zvýšenú tepelnú stabilitu. Táto technológia ponúka integrované riešenie „proti znečisteniu a odolnosť voči poveternostným vplyvom“ pre vonkajšie časti železničnej dopravy, ako sú strešné panely a bočné prahy.
Cesta 2: Zosieťovanie polyimínov umožňuje technológiu „samoopravy“
Samooprava sa stala populárnou technológiou v náteroch a tohtoročný výskum ju spojil s mechanickým výkonom WPU, aby dosiahol dvojitý prelom v oblasti „vysokého výkonu + schopnosti samoopravy“. Zosieťovaný WPU pripravený s polybutylénglykolom (PTMG), izoforóndiizokyanátom (IPDI) a polyimínom (PEI) ako zosieťovacím činidlom vykazoval pôsobivé mechanické vlastnosti: pevnosť v ťahu 17,12 MPa a predĺženie pri pretrhnutí 512,25 % (blízke flexibilite gumy).
Rozhodujúce je, že pri teplote 30 °C dosiahne úplnú samoopravnú schopnosť za 24 hodín – po oprave sa vráti na pevnosť v ťahu 3,26 MPa a predĺženie 450,94 %. Vďaka tomu je mimoriadne vhodný na diely náchylné na poškriabanie, ako sú nárazníky automobilov a interiéry železničnej dopravy, čo výrazne znižuje náklady na údržbu.
„Inteligentné riadenie v nanorozmeroch“: „Povrchová revolúcia“ pre protihrudkujúce nátery
Odolnosť voči graffiti a jednoduché čistenie sú kľúčovými požiadavkami na špičkové nátery. Tento rok upútal pozornosť náter odolný voči znečisteniu (NP-GLIDE) založený na „kvapalinách podobných PDMS nanopooloch“. Jeho základný princíp spočíva v naočkovaní bočných reťazcov polydimetylsiloxánu (PDMS) na vo vode dispergovateľný polyolový reťazec prostredníctvom naočkovaného kopolyméru polyol-g-PDMS, čím sa vytvárajú „nanopooly“ s priemerom menším ako 30 nm.
Obohatenie PDMS v týchto nanopooloch dodáva povlaku povrch „podobný tekutine“ – všetky testované kvapaliny s povrchovým napätím nad 23 mN/m (napr. káva, olejové škvrny) sa kĺžu bez zanechania šmúh. Napriek tvrdosti 3H (blízkej bežnému sklu) si povlak zachováva vynikajúci výkon proti znečisteniu.
Okrem toho bola navrhnutá stratégia proti graffiti „fyzická bariéra + jemné čistenie“: zavedenie triméru IPDI do polyizokyanátu na báze HDT s cieľom zvýšiť hustotu filmu a zabrániť prenikaniu graffiti, pričom sa zároveň riadi migrácia silikónových/fluórových segmentov, aby sa zabezpečila dlhotrvajúca nízka povrchová energia. V kombinácii s DMA (dynamická mechanická analýza) pre presnú kontrolu hustoty zosieťovania a XPS (röntgenová fotoelektrónová spektroskopia) pre charakterizáciu migrácie na rozhraní je táto technológia pripravená na industrializáciu a očakáva sa, že sa stane novým štandardom pre ochranu proti zanášaniu automobilových farieb a krytov 3C produktov.
Záver
V roku 2025 sa technológia povlakovania WPU presúva z „zlepšenia jedného výkonu“ na „multifunkčnú integráciu“. Či už ide o optimalizáciu základného zloženia, prelomové chemické modifikácie alebo inovácie funkčného dizajnu, základná logika sa točí okolo synergie „ekologickej šetrnosti“ a „vysokého výkonu“. V odvetviach ako automobilový priemysel a železničná doprava tieto technologické pokroky nielen predlžujú životnosť povlakov a znižujú náklady na údržbu, ale tiež vedú k dvojitým vylepšeniam v oblasti „zelenej výroby“ a „špičkých používateľských skúseností“.
Čas uverejnenia: 14. novembra 2025