De meest cruciale factor bij het beschermen van een auto-oppervlak is de uitstekende duurzaamheid van autocoatings. Beschermlaag materialen moeten ook transparant en kleurloos zijn om de natuurlijke kleur van het product te behouden.
Het is echter niet eenvoudig om een zelfherstellende functie te bieden terwijl aan al deze voorwaarden wordt voldaan. Bestaande in de handel verkrijgbare materialen hebben enkele beperkingen. Materialen met een hoge zelfherstellende efficiëntie hebben een lage duurzaamheid, terwijl materialen met een hoge hardheid en uitstekende duurzaamheid opmerkelijk slechte zelfherstellende prestaties hebben.
In een nieuwe studie hebben Dr. Jin Chul Kim, Dr. Young il Park en Dr. Ji-Eun Jeong van de Korea Research Instituut voor Chemische Technologie (KRICT) heeft een transparant coatingmateriaal ontwikkeld dat aan alle bovengenoemde voorwaarden voldoet en vergelijkbare prestaties levert als commerciële beschermende coatingmaterialen. Een interessant feit is dat het materiaal zichzelf binnen 30 minuten kan herstellen als het wordt blootgesteld aan zonlicht (met name nabij-infrarood licht, in het golflengtebereik van 1,000 tot 1,100 nm).
Om de zelfherstellende prestaties aan te tonen, hebben wetenschappers een modelauto op laboratoriumschaal gecoat met een spuitmachine. Toen de modelauto ongeveer 30 minuten aan het middagzonlicht werd blootgesteld, verdween de kras volledig en werd het oppervlak van het coatingmateriaal hersteld.
Hoe werkt dit zelfherstellende fenomeen?
De oppervlaktetemperatuur stijgt wanneer het materiaal zonlicht absorbeert, terwijl lichtenergie wordt omgezet in thermische energie. Als gevolg hiervan maakt de verhoogde oppervlaktetemperatuur het mogelijk om een kras op het oppervlak zelf te herstellen door de dissociatie en recombinatie van chemische bindingen in de polymeerstructuur te herhalen.
Om dit materiaal te maken, hebben wetenschappers een dynamische chemische binding (gehinderde ureumstructuur) toegevoegd die de ontbinding en recombinatie van de polymeerstructuur kan herhalen. Deze chemische binding werd vervolgens gemengd met een transparante fotothermische kleurstof, zodat dynamische chemische binding actief kon optreden bij blootstelling aan zonlicht.
Wetenschappers gebruikten vooral transparante organische fotothermische kleurstoffen. Deze kleurstoffen kunnen nabij-infraroodlicht absorberen. Bovendien hebben ze geen invloed op de kleur van het product, omdat ze een kleurloze inherente kleur hebben.
Dr. Jin Chul Kim van KRICT, de onderzoeksdirecteur, zei, “De ontwikkelde technologie is een platformtechnologie die zelfherstellende coatingmaterialen synthetiseert met behulp van goedkope commerciële polymeermaterialen en fotothermische kleurstoffen. Er wordt verwacht dat het op grote schaal zal worden gebruikt, niet alleen in blanke lakken voor auto's, maar ook in verschillende toepassingen.”
“Naar verwachting zal het ontwikkelde zelfherstellende materiaal worden gebruikt als een coating materiaal voor transporttoepassingen, elektronische apparaten zoals smartphones en computers, en bouwmaterialen in de toekomst. Bovendien wordt verwacht dat het zal bijdragen aan het realiseren van COXNUMX-neutraliteit door het gebruik van schadelijke organische oplosmiddelen, die in grote hoeveelheden vrijkomen bij het overspuiten van voertuigen, te verminderen.”
Journal Reference:
- Da Hae Son et al. Snelle, plaatselijke en energiezuinige zelfherstellende blanke lakken voor auto's met behulp van een fotothermisch effect veroorzaakt door NIR-straling. ACS-appl. Polym. Mater. 2022, 4, 5, 3802–3810. 1 april 2022. DOI: 10.1021/acsapm.1c01768
