V roce 2025 se odvětví nátěrů zrychluje směrem k dvojímu cíli „zelené transformace“ a „zvýšení výkonu“. V oblastech špičkových nátěrů, jako je automobilový průmysl a železniční doprava, se vodou ředitelné nátěry vyvinuly z „alternativních možností“ na „běžné volby“ díky nízkým emisím těkavých organických sloučenin, bezpečnosti a netoxicitě. Aby však bylo možné splnit požadavky náročných aplikačních scénářů (např. vysoká vlhkost a silná koroze) a vyšší požadavky uživatelů na trvanlivost a funkčnost nátěrů, technologické průlomy v oblasti vodou ředitelných polyuretanových (WPU) nátěrů pokračují rychle. V roce 2025 vneslo do tohoto odvětví novou vitalitu průmyslové inovace v oblasti optimalizace složení, chemické modifikace a funkčního designu.
Prohloubení základního systému: Od „ladění poměrů“ k „vyvážení výkonu“
Dvousložkový vodou ředitelný polyuretan (WB 2K-PUR), jakožto „výkonnostní lídr“ mezi současnými vodou ředitelnými nátěry, čelí klíčové výzvě: vyvažování poměru a výkonu polyolových systémů. Letos výzkumné týmy provedly hloubkový výzkum synergických účinků polyetherpolyolu (PTMEG) a polyesterpolyolu (P1012).
Tradičně polyesterpolyol zvyšuje mechanickou pevnost a hustotu povlaku díky hustým intermolekulárním vodíkovým vazbám, ale nadměrné přidání snižuje odolnost proti vodě v důsledku silné hydrofilnosti esterových skupin. Experimenty potvrdily, že když P1012 tvoří 40 % (g/g) polyolového systému, je dosaženo „zlaté rovnováhy“: vodíkové vazby zvyšují fyzickou hustotu zesítění bez nadměrné hydrofilnosti, což optimalizuje komplexní výkon povlaku – včetně odolnosti vůči solné mlze, odolnosti vůči vodě a pevnosti v tahu. Tento závěr poskytuje jasné vodítko pro návrh základního složení WB 2K-PUR, zejména pro scénáře, jako jsou kovové díly podvozků automobilů a kolejových vozidel, které vyžadují jak mechanický výkon, tak odolnost proti korozi.
„Kombinace tuhosti a flexibility“: Chemická modifikace otevírá nové funkční hranice
Zatímco základní optimalizace poměru je „jemné doladění“, chemická modifikace představuje pro vodou ředitelný polyuretan „kvalitativní skok“. Letos se vynořily dvě cesty modifikace:
Cesta 1: Synergické zesílení pomocí polysiloxanu a terpenových derivátů
Kombinace polysiloxanu s nízkou povrchovou energií (PMMS) a hydrofobních terpenových derivátů propůjčuje WPU dvojí vlastnosti „superhydrofobnosti + vysoké tuhosti“. Výzkumníci připravili hydroxylově zakončený polysiloxan (PMMS) za použití 3-merkaptopropylmethyldimethoxysilanu a oktamethylcyklotetrasiloxanu a poté naroubovali isobornylakrylát (derivát kamfenu odvozeného z biomasy) na postranní řetězce PMMS pomocí UV-iniciované thiol-enové click reakce za vzniku polysiloxanu na bázi terpenů (PMMS-I).
Modifikovaný WPU vykazoval pozoruhodná zlepšení: statický kontaktní úhel vody se zvýšil ze 70,7° na 101,2° (blíží se superhydrofobnosti podobné lotosovému listu), absorpce vody klesla z 16,0 % na 6,9 % a pevnost v tahu se díky pevné terpenové kruhové struktuře zvýšila ze 4,70 MPa na 8,82 MPa. Termogravimetrická analýza také odhalila zvýšenou tepelnou stabilitu. Tato technologie nabízí integrované řešení „proti znečištění a odolnost vůči povětrnostním vlivům“ pro vnější části železniční dopravy, jako jsou střešní panely a boční prahy.
Cesta 2: Zesíťování polyiminu umožňuje technologii „samoopravidelnosti“
Samoopravná technologie se stala populární v oblasti nátěrů a letošní výzkum ji spojil s mechanickým výkonem WPU, aby dosáhl dvojího průlomu v oblasti „vysokého výkonu + samoopravné schopnosti“. Zesítěný WPU připravený s polybutylenglykolem (PTMG), isoforon-diisokyanátem (IPDI) a polyiminem (PEI) jako síťovacím činidlem vykazoval působivé mechanické vlastnosti: pevnost v tahu 17,12 MPa a prodloužení do přetržení 512,25 % (blíží se flexibilitě pryže).
Rozhodující je, že dosahuje plné samoopravy během 24 hodin při teplotě 30 °C – po opravě se obnoví na pevnost v tahu 3,26 MPa a prodloužení 450,94 %. Díky tomu je velmi vhodný pro díly náchylné k poškrábání, jako jsou nárazníky automobilů a interiéry železniční dopravy, což výrazně snižuje náklady na údržbu.
„Inteligentní řízení v nanoměřítku“: „Povrchová revoluce“ pro antifoulingové nátěry
Odolnost proti graffiti a snadné čištění jsou klíčovými požadavky na špičkové nátěry. Letos upoutal pozornost nátěr odolný proti znečištění (NP-GLIDE) založený na „kapalinách podobných PDMS nanopoolech“. Jeho základní princip spočívá v roubování postranních řetězců polydimethylsiloxanu (PDMS) na ve vodě dispergovatelný polyolový řetězec prostřednictvím roubovaného kopolymeru polyol-g-PDMS, čímž vznikají „nanopooly“ o průměru menším než 30 nm.
Obohacení PDMS v těchto nanopoolech dodává povlaku povrch „podobný kapalině“ – všechny testované kapaliny s povrchovým napětím nad 23 mN/m (např. káva, olejové skvrny) sklouzávají bez zanechání stop. Navzdory tvrdosti 3H (blízké běžnému sklu) si povlak zachovává vynikající vlastnosti proti znečištění.
Dále byla navržena strategie proti graffiti „fyzická bariéra + jemné čištění“: zavedení trimeru IPDI do polyisokyanátu na bázi HDT pro zvýšení hustoty filmu a zabránění pronikání graffiti a zároveň kontrola migrace silikonových/fluorových segmentů pro zajištění dlouhodobě nízké povrchové energie. V kombinaci s DMA (dynamickou mechanickou analýzou) pro přesnou kontrolu hustoty zesítění a XPS (rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií) pro charakterizaci migrace rozhraní je tato technologie připravena k průmyslovému využití a očekává se, že se stane novým standardem pro ochranu proti zanášení automobilových barev a plášťů 3C produktů.
Závěr
V roce 2025 se technologie povlaků WPU přesouvá od „zlepšení jednoho výkonu“ k „multifunkční integraci“. Ať už se jedná o optimalizaci základního složení, průlomové chemické modifikace nebo inovace funkčního designu, základní logika se točí kolem synergie „šetrnosti k životnímu prostředí“ a „vysokého výkonu“. V odvětvích, jako je automobilový průmysl a železniční doprava, tyto technologické pokroky nejen prodlužují životnost povlaků a snižují náklady na údržbu, ale také vedou k dvojí modernizaci v oblasti „zelené výroby“ a „špičkové uživatelské zkušenosti“.
Čas zveřejnění: 14. listopadu 2025