Modifiziertes wässriges Polyurethan mit hoher Korrosionsbeständigkeit
Forscher berichten über die Herstellung und die Eigenschaften eines mit vernetzten fluorierten Acrylaten modifizierten wässrigen Polyurethans für Metallschutzbeschichtungen.
In der Studie wurde zunächst aus Polycaprolactonpolyol, Toluoldiisocyanat, Dimethylolpropionsäure und Hydroxyethylmethacrylat ein wässriges Polyurethan-Prepolymer mit endständiger Doppelbindung synthetisiert. Anschließend wurde das wässrige Polyurethan-Prepolymer durch seifenfreie Emulsionspolymerisation mit Styrol, Butylacrylat, Glycidylmethacrylat und Dodecafluorheptylmethacrylat modifiziert, um das vernetzte, mit fluorierten Acrylaten modifizierte wässrige Polyurethan (CFWPUA) zu erhalten.
Reduzierte Wasserabsorptionsrate
Die CFWPUA-Emulsion wurde als Matrixharz verwendet, um die Beschichtung mit einem Stangenbeschichter herzustellen. Sie besitzt die Eigenschaften einer äußeren hydrophoben Oberfläche, die durch lange fluorierte Seitenketten und ein internes Doppelvernetzungssystem gebildet wird. Die Ergebnisse der Infrarotspektrenanalyse bewiesen die erfolgreiche Synthese des modifizierten wasserbasierten Polyurethans. Die Ergebnisse der energiedispersiven Röntgenspektroskopie zeigten, dass die langen Fluorseitenketten während des Aushärtungsprozesses teilweise auf die Oberfläche der Beschichtung migrieren, was zu einer Fluoranreicherung auf der Oberfläche führt.
Bei einem Glycidylmethacrylat-Gehalt von 5 Gew.-% und einem Dodecafluorheptylmethacrylat-Gehalt von 7,5 Gew.-% sinkt die Wasserabsorptionsrate der Membran auf 7,9 %, der Wasserkontaktwinkel der Beschichtung erreicht 102,5° und der Gelgehalt liegt bei 91 %, was den erfolgreichen Aufbau des doppelten Vernetzungssystems belegt und das Eindringen von Wassermolekülen verhindert.
Die Bleistifthärte der CFWPUA-Beschichtung kann 3H erreichen, und die Flexibilität und die Hafteigenschaften lagen auf höchstem Niveau. Am wichtigsten ist, dass die modifizierte wässrige Polyurethanbeschichtung im elektrochemischen Impedanzspektroskopie-Test das Metallsubstrat Q235 in einer 3,5 Gew.-%igen NaCl-Lösung wirksam vor Korrosion schützt.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Volume 158, September 2021, veröffentlicht.