Mit Nanocellulose verstärkte Nanokomposit-Beschichtungsmaterialien
In einer kürzlich veröffentlichten Studie wird eine Polyester-Melamin-Bandbeschichtung vorgestellt, die mit oberflächenmodifizierten Cellulose-Nanofibrillen verstärkt ist.
Angesichts der Notwendigkeit, industriell hergestellte Materialien durch die Nutzung erneuerbarer Ressourcen neu zu gestalten, werden nanoskopische Formen von Cellulose als wertvoller Aktivposten angesehen. In einer neuen Arbeit wird das Potenzial von Cellulose-Nanofibrillen (CNFs) als unkonventionelles Nanoadditiv für eine Polyester-Melamin-Bandbeschichtung untersucht. CNFs, hydrophile Nanomaterialien mit hohen Aspektverhältnissen, wurden erfolgreich in die lösungsmittelbasierte Formulierung eingearbeitet. Die Beschichtungen wurden mit extrem niedrigen Konzentrationen des Nanoadditivs (0,5 und 0,7 Gew.-%) hergestellt. Bei diesen Konzentrationen wurde berechnet, dass der Volumenanteil der Nanofibrillen in den Beschichtungen nahe an der Perkolationsschwelle liegt. Um eine gute Kompatibilisierung in der Harzmatrix zu erreichen, wurden zwei verschiedene Wege der CNF-Oberflächenmodifikation angewandt, und die Formulierungen wurden in zwei verschiedenen Einstellungen ausgehärtet. Die effektive Kompatibilisierung des Nanoadditivs führte zu einer signifikanten Veränderung der viskoelastischen Eigenschaften der CNF-haltigen Beschichtungen.
Signifikanter Matteffekt
Die Ergebnisse der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA) zeigen die Auswirkungen der CNFs auf das vernetzte Netzwerk auf der Nanoskala, was zu einer Erhöhung der Tg führt. Darüber hinaus wurde im Zugversuch ein Anstieg der Bruchspannung und des Elastizitätsmoduls festgestellt, während eine zufriedenstellende Bruchdehnung beibehalten wurde. Andere relevante Effekte, die durch das Vorhandensein von CNFs auf die Eigenschaften der Beschichtungen hervorgerufen werden, wurden hervorgehoben, wie z. B. ein signifikanter Matteffekt, eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit und eine geringere Kratzfestigkeit. Es wird auch eine vorläufige Bewertung der Wasserbarriereeigenschaften durch elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) vorgestellt, die darauf hindeutet, dass die Einarbeitung eines hydrophilen Nanoadditivs nicht zu einer Verschlechterung der Leistung der Beschichtungen führte.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 182, September 2023, veröffentlicht.
Konferenztipp
Biobasierte Systeme stehen auch im Mittelpunkt der European Coatings Conference Bio-based and Water-based Coatings am 14. und 15. November in Berlin. Auf der Konferenz erfahren Sie mehr über die neuesten Entwicklungen bei biobasierten und wasserbasierten Lacken.