Einfluss von modifizierten Cellulose-Nanokristallen (CNC) auf die Leistung von Bionanokompositbeschichtungen
In einer neuen Studie wurde mit einer regenerativen Verstärkung, nämlich Cellulose-Nanokristallen (CNC), ein biobasiertes, UV-gehärtetes Beschichtungssystem auf Nanokompositbasis mit verbesserter Leistung entwickelt.
Die CNC wurden so modifiziert, dass sie mit der unpolaren Polymermatrix (acrylatisiertes, epoxidiertes Sojabohnenöl (AESO)) verträglich sind. Die CNC wurden durch zwei Verfahren modifiziert, mit Acryloylchlorid oder einem kationischen oberflächenaktiven Mittel (HDTMA). Die mechanischen Eigenschaften und die Struktur von Bionanokompositen wurden untersucht. Die Zugabe von CNC erhöhte das Elastizitätsmodul (MOE) und die Zugfestigkeit der ausgehärteten Filmbeschichtungen.
Steigerung der Zugfestigkeit und des MOE
Die Verwendung von durch HDTMA modifizierten CNC und acrylatbeschichteten CNC führte zu einer höheren Steigerung der Zugfestigkeit und des MOE im Vergleich zu unveränderten CNC. Die beste Leistungssteigerung ergab sich bei der Härte und dem reduzierten Elastizitätsmodul (Er), gemessen mit der Nanoeindentationstechnik, die durch CNC-Zusatz um ein Vielfaches verbessert wurden.
Verbesserung der Filmhärten
Härte, Er, MOE und Zugfestigkeit wurden mit der CNC-Belastungsstufe in der Matrize erhöht. Härtemessungen der ausgehärteten Filmbeschichtung mit Bleistifthärteprüfverfahren bestätigten, dass die CNC die Härte der Filme verbessert hat. Die Erforschung der Morphologie der Nanokompositen ergab, dass die Oberflächenmodifikationsmethode der CNC die Nanokomposit-Filmstruktur und damit die mechanischen Eigenschaften beeinflusste.
Die Studie wurde veröffentlicht in: Progress in Organic Coatings Volume 123, October 2018, Pages 27-34.