Eisabweisende Silikonbeschichtungen auf Epoxid-Substrat
Wenn Züge im Winter mit hoher Geschwindigkeit fahren, wird der Schnee, der auf die Gleise fällt, leicht an die Unterseite des Zuges gezogen und bildet dort schnell Eis. Forscher präsentieren eine einfache Lösung für dieses Problem.
Die Vereisung am Boden des Zuges kann zu ernsthaften Sicherheitsproblemen führen. In einer neuen Studie wurde Epoxidharz als Grundbeschichtung verwendet und darauf ein hydroxylterminiertes Silikonöl (PDMS) aufgetragen. Siloxan mit Amido- oder Epoxid-Endgruppen, genannt KH 550 bzw. KH 560, wurde als Co-Vernetzer von Epoxid und PDMS verwendet, um eine hohe Haftfestigkeit zwischen den beiden Schichten zu gewährleisten.
Die hydrophoben, eisabweisenden und mechanischen Eigenschaften der Beschichtungen wurden durch Kontaktwinkelmessungen, Eisadhäsionstests bzw. Zugversuche charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der Kontaktwinkel der mit KH 550 vernetzten PDMS-Beschichtung 114,1° erreicht und auch nach 10-tägigem Eintauchen in Wasser noch gute hydrophobe Eigenschaften aufweist. Die Haftfestigkeit des Eises auf der PDMS-Beschichtung beträgt nur 2,5 % der Haftfestigkeit von Eis auf der Epoxidbeschichtung. Die geringe Oberflächenenergie und der niedrige Elastizitätsmodul dürften für die hervorragenden eisabweisenden Eigenschaften verantwortlich sein.
Hochgeschwindigkeitszüge im Winter
Außerdem ist die Haftkraft zwischen der PDMS-Beschichtung und der Epoxidgrundierung ebenfalls ausgezeichnet. Bei Verwendung von KH 560 als Co-Vernetzer verbesserten sich die hydrophoben und eisabweisenden Eigenschaften der oberen PDMS-Beschichtung aufgrund der schwächeren Polarität im Vergleich zu KH 550. Wie die Forscher betonen, wird die Studie bei der Lösung von Problemen im Zusammenhang mit dem Betrieb von Hochgeschwindigkeitszügen im Winter oder dem allgemeinen Stromversorgungssystem, das eine Beständigkeit gegen gefrierenden Regen erfordert, hilfreich sein.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Volume 161, Dezember 2021 veröffentlicht.