Ein wässriges Polyurethan auf Biobasis mit hoher Zähigkeit, hervorragender Verschleißfestigkeit und Wasserbeständigkeit
Wässrige Polyurethane (WPU) haben in letzter Zeit aufgrund ihrer Nachhaltigkeit und geringen Toxizität in zahlreichen industriellen Anwendungen große Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Aufgrund der Verwendung von Wasser als Dispersionsmedium und der zahlreichen hydrophilen Anteile des Molekülskeletts weisen wässrige Polyurethane jedoch stets schlechte mechanische Eigenschaften und eine geringere Wasserbeständigkeit auf. In dieser Arbeit wird dehydriertes Sorbitanmonooleat (SP), ein biologisch gewonnenes, erneuerbares Polyol, in das wässrige Polyurethangerüst eingeführt, um den Gehalt des herkömmlichen trifunktionalen Polyols Trimethylolpropan (TMP) zu modulieren. Aufgrund des starren Furanrings und der Fettseitenkette im SP weisen die SP-modulierten wässrigen Polyurethane (WPU-SP) gleichzeitig hervorragende mechanische Eigenschaften, hohe Zähigkeit, Flexibilität und Vielseitigkeit auf, wobei die maximale Zugfestigkeit von WPU-SP 39,19 MPa erreicht und die Folie in der Lage ist, Gewichte von mehr als dem 25.000-fachen ihres Eigengewichts zu tragen, ohne zu brechen.
Veranstaltungstipp: Polyurethane
Das FARBE UND LACK // Webinar am 19. Nov 2024 vermittelt Ihnen, warum Polyurethanlacke sich als hochwertige Beschichtungen etabliert haben. Sie lernen welche Polyisocyanate und welche Polyole momentan relevant sind und wie sie das Lacksystem beeinflussen. Auch die Unterschiede, die bei der Formulierung von 1K, 2K sowie wässrigen oder lösemittelhaltigen Polyurethansystemen zu beachten sind, werden vermittelt. Abgerundet wird das Programm durch die Vermittlung von Tipps zu Dual-Cure- und Hybridsystemen.
Darüber hinaus sind die Verschleißfestigkeit und die Wasserbeständigkeit von WPU-SP im Vergleich zu herkömmlichem wässrigem, mit TMP verlängertem Polyurethan erheblich verbessert, da die Verschleißrate und die Wasserabsorptionsrate von WPU-SP um bis zu 59 % bzw. 45 % sinken. Dank dieser einzigartigen Eigenschaften zeigt WPU-SP eine hervorragende Leistung beim Korrosionsschutz und eine außergewöhnliche Anwendbarkeit für weiche Ledermaterialien, bei denen die Korrosionsverhütungseffizienz über 95 % erreichen kann und der Verschleißindex als Schutzbeschichtung auf weniger als 10 mg reduziert werden kann. Diese Studie stellt einen einfachen und effektiven Ansatz für die Entwicklung nachhaltiger Hochleistungs-Polyurethanmaterialien auf Wasserbasis durch die Einbindung von SP in Polymernetzwerke dar.
Quelle: Progress in Organic Coatings, Volume 185, December 2023, 107895