Neuartige Polyurethan-Methacrylat-Beschichtungen gegen Vereisung
Eine neue Arbeit befasst sich mit der einfachen Herstellung hochleistungsfähiger hydrophiler, vereisungshemmender Polyurethan-Methacrylat-Beschichtungen, die durch UV-Bestrahlung gehärtet werden.
In einem neuen Artikel wurden hochleistungsfähige hydrophile Anti-Eis-Beschichtungen mit Carboxylgruppen durch UV-härtende Polyurethanmethacrylat-Prepolymere hergestellt, die durch Polyaddition von Isophorondiisocyanat (IPDI) hergestellt wurden, Poly(propylenglykol) (PPG), Dimethylolpropionsäure (DMPA) und 2-Hydroxypropylmethacrylat (HPMA) schrittweise in Aceton (Präpolymer der A-Reihe) oder Isobornylacrylat (IBOA) (Präpolymer der B-Reihe) hergestellt und schließlich mit Triethylamin (TEA) behandelt wurden. Die Strukturen des Präpolymers der A-Serie und der entsprechenden ausgehärteten Beschichtung wurden mit verschiedenen Techniken bestätigt. Die Vereisungsschutzwirkung der ausgehärteten Beschichtungen wurde mit Hilfe von Eingefrierverzögerungstests, Eishaftungstests, Wasserkontaktwinkel- und Wasserabsorptionstests sowie DSC-Tests untersucht.
Verbesserte mechanische Eigenschaften
Basierend auf den Testergebnissen wurde das Anti-Icing-Verhalten als unvollständige Vereisung von Wasser auf hydrophilen Oberflächen definiert, was zu einer Schwächung der Grenzflächenhaftung führt. Mit steigendem DMPA-Gehalt nahm die Eishaftung zunächst ab. Bei einem DMPA-Gehalt von 5 % zeigte die Beschichtung selbst nach 25-maliger Vereisung (bei -12 °C) und Enteisung (bei 25 °C) eine stabile und sehr niedrige Eishaftung von 40 kPa. Bei einem noch höheren DMPA-Gehalt verbesserte sich die Eishaftung aufgrund der Verankerungswirkung des Eises. Wenn IBOA als reaktives Verdünnungsmittel verwendet wurde und an der Polymerisation mit den Präpolymeren beteiligt war, konnten die erhaltenen Beschichtungen der Serie B außerdem deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringerer Eishaftung aufweisen. Den Forschern zufolge dürften sich die Beschichtungen aufgrund des einfachen Herstellungsverfahrens, der ausgezeichneten Anti-Eis-Leistung und der einstellbaren mechanischen Eigenschaften für verschiedene Zwecke eignen.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 182, September 2023, veröffentlicht.