Nel 2025, l'industria dei rivestimenti sta accelerando verso il duplice obiettivo di "trasformazione ecologica" e "miglioramento delle prestazioni". Nei settori dei rivestimenti di fascia alta, come l'automotive e il trasporto ferroviario, i rivestimenti a base acqua si sono evoluti da "opzioni alternative" a "scelte tradizionali" grazie alle loro basse emissioni di COV, alla sicurezza e alla non tossicità. Tuttavia, per soddisfare le esigenze di scenari applicativi difficili (ad esempio, elevata umidità e forte corrosione) e i crescenti requisiti degli utenti in termini di durata e funzionalità dei rivestimenti, le innovazioni tecnologiche nei rivestimenti poliuretanici a base acqua (WPU) continuano a ritmo serrato. Nel 2025, le innovazioni del settore nell'ottimizzazione delle formule, nella modifica chimica e nella progettazione funzionale hanno iniettato nuova vitalità in questo settore.
Approfondimento del sistema di base: dalla “regolazione del rapporto” al “bilanciamento delle prestazioni”
In qualità di "leader prestazionale" tra gli attuali rivestimenti a base acqua, il poliuretano bicomponente a base acqua (WB 2K-PUR) si trova ad affrontare una sfida fondamentale: bilanciare il rapporto e le prestazioni dei sistemi poliolici. Quest'anno, i team di ricerca hanno condotto un'analisi approfondita degli effetti sinergici del poliolo polietere (PTMEG) e del poliolo poliestere (P1012).
Tradizionalmente, il poliolo poliestere migliora la resistenza meccanica e la densità del rivestimento grazie ai densi legami idrogeno intermolecolari, ma un'aggiunta eccessiva riduce la resistenza all'acqua a causa della forte idrofilia dei gruppi estere. Gli esperimenti hanno dimostrato che quando il P1012 rappresenta il 40% (g/g) del sistema poliolico, si raggiunge un "equilibrio aureo": i legami idrogeno aumentano la densità di reticolazione fisica senza eccessiva idrofilia, ottimizzando le prestazioni complessive del rivestimento, tra cui la resistenza alla nebbia salina, la resistenza all'acqua e la resistenza alla trazione. Questa conclusione fornisce una chiara guida per la progettazione della formula di base del WB 2K-PUR, in particolare per scenari come telai automobilistici e parti metalliche di veicoli ferroviari che richiedono sia prestazioni meccaniche che resistenza alla corrosione.
“Combinare rigidità e flessibilità”: la modifica chimica sblocca nuovi confini funzionali
Mentre l'ottimizzazione del rapporto di base è una "regolazione fine", la modifica chimica rappresenta un "salto di qualità" per il poliuretano a base acqua. Quest'anno si sono distinti due percorsi di modifica:
Percorso 1: Potenziamento sinergico con derivati di polisilossano e terpeni
La combinazione di polisilossano a bassa energia superficiale (PMMS) e derivati terpenici idrofobici conferisce al WPU una duplice proprietà di "superidrofobicità + elevata rigidità". I ricercatori hanno preparato polisilossano con terminazione idrossilica (PMMS) utilizzando 3-mercaptopropilmetildimetossisilano e ottametilciclotetrasilossano, quindi hanno innestato acrilato di isobornile (un derivato del canfene derivato dalla biomassa) sulle catene laterali del PMMS tramite una reazione click tiolo-ene innescata da UV per formare polisilossano a base di terpeni (PMMS-I).
La WPU modificata ha mostrato notevoli miglioramenti: l'angolo di contatto statico con l'acqua è balzato da 70,7° a 101,2° (avvicinandosi a una superidrofobicità simile a quella di una foglia di loto), l'assorbimento d'acqua è sceso dal 16,0% al 6,9% e la resistenza alla trazione è aumentata da 4,70 MPa a 8,82 MPa grazie alla rigida struttura ad anello terpenico. L'analisi termogravimetrica ha inoltre rivelato una maggiore stabilità termica. Questa tecnologia offre una soluzione integrata "anti-fouling + resistente alle intemperie" per le parti esterne del trasporto ferroviario, come i pannelli del tetto e le minigonne laterali.
Percorso 2: la reticolazione delle poliimmine consente la tecnologia di "auto-riparazione"
L'auto-riparazione si è affermata come tecnologia popolare nei rivestimenti e la ricerca di quest'anno l'ha combinata con le prestazioni meccaniche del WPU per ottenere una doppia svolta in termini di "alte prestazioni + capacità di auto-riparazione". Il WPU reticolato preparato con polibutilene glicole (PTMG), isoforone diisocianato (IPDI) e poliimmina (PEI) come reticolante ha mostrato proprietà meccaniche impressionanti: resistenza alla trazione di 17,12 MPa e allungamento a rottura del 512,25% (vicino alla flessibilità della gomma).
Fondamentalmente, raggiunge la completa autoriparazione in 24 ore a 30 °C, recuperando una resistenza alla trazione di 3,26 MPa e un allungamento del 450,94% dopo la riparazione. Questo lo rende particolarmente adatto per parti soggette a graffi come paraurti per auto e interni di veicoli ferroviari, riducendo significativamente i costi di manutenzione.
“Controllo intelligente su scala nanometrica”: una “rivoluzione superficiale” per i rivestimenti anti-fouling
Anti-graffiti e facile pulizia sono requisiti chiave per i rivestimenti di fascia alta. Quest'anno, un rivestimento resistente al fouling (NP-GLIDE) basato su "nanopool di PDMS liquido" ha attirato l'attenzione. Il suo principio fondamentale prevede l'innesto di catene laterali di polidimetilsilossano (PDMS) su una struttura principale di poliolo disperdibile in acqua tramite il copolimero a innesto poliolo-g-PDMS, formando "nanopool" di diametro inferiore a 30 nm.
L'arricchimento di PDMS in questi nanopool conferisce al rivestimento una superficie "simile a un liquido": tutti i liquidi di prova con tensione superficiale superiore a 23 mN/m (ad esempio, caffè, macchie d'olio) scivolano via senza lasciare segni. Nonostante una durezza di 3H (simile a quella del vetro comune), il rivestimento mantiene eccellenti prestazioni anti-fouling.
Inoltre, è stata proposta una strategia anti-graffiti "barriera fisica + pulizia delicata": l'introduzione del trimero IPDI nel poliisocianato a base di HDT per aumentare la densità del film e prevenire la penetrazione dei graffiti, controllando al contempo la migrazione dei segmenti di silicone/fluoro per garantire una bassa energia superficiale a lungo termine. In combinazione con DMA (Analisi Meccanica Dinamica) per un controllo preciso della densità di reticolazione e XPS (Spettroscopia Fotoelettronica a Raggi X) per la caratterizzazione della migrazione dell'interfaccia, questa tecnologia è pronta per l'industrializzazione e si prevede che diventerà un nuovo punto di riferimento per l'anti-fouling nelle vernici per auto e negli involucri dei prodotti 3C.
Conclusione
Nel 2025, la tecnologia di rivestimento WPU passerà dal "miglioramento delle singole prestazioni" all'"integrazione multifunzionale". Che si tratti di ottimizzazione di formule di base, innovazioni nella modifica chimica o innovazioni nella progettazione funzionale, la logica di base ruota attorno alla sinergia tra "rispetto dell'ambiente" e "alte prestazioni". Per settori come l'automotive e il trasporto ferroviario, questi progressi tecnologici non solo prolungano la durata del rivestimento e riducono i costi di manutenzione, ma favoriscono anche un duplice aggiornamento in termini di "produzione ecologica" e "esperienza utente di alto livello".
Data di pubblicazione: 14-11-2025