Pada tahun 2025, industri pelapisan semakin mempercepat pencapaian dua tujuan yaitu “transformasi hijau” dan “peningkatan kinerja”. Di bidang pelapisan kelas atas seperti otomotif dan transportasi kereta api, pelapis berbasis air telah berevolusi dari “pilihan alternatif” menjadi “pilihan utama” berkat emisi VOC yang rendah, keamanan, dan tidak beracun. Namun, untuk memenuhi tuntutan skenario aplikasi yang keras (misalnya, kelembaban tinggi dan korosi yang kuat) dan persyaratan pengguna yang lebih tinggi untuk daya tahan dan fungsionalitas pelapis, terobosan teknologi dalam pelapis poliuretan berbasis air (WPU) terus berkembang pesat. Pada tahun 2025, inovasi industri dalam optimasi formula, modifikasi kimia, dan desain fungsional telah memberikan vitalitas baru ke sektor ini.
Memperdalam Sistem Dasar: Dari “Penyetelan Rasio” ke “Keseimbangan Kinerja”
Sebagai "pemimpin kinerja" di antara pelapis berbasis air saat ini, poliuretan berbasis air dua komponen (WB 2K-PUR) menghadapi tantangan utama: menyeimbangkan rasio dan kinerja sistem poliol. Tahun ini, tim peneliti melakukan eksplorasi mendalam tentang efek sinergis poliol polieter (PTMEG) dan poliol poliester (P1012).
Secara tradisional, poliester poliol meningkatkan kekuatan mekanik dan kepadatan lapisan karena ikatan hidrogen antarmolekul yang padat, tetapi penambahan yang berlebihan mengurangi ketahanan terhadap air karena hidrofilisitas yang kuat dari gugus ester. Eksperimen memverifikasi bahwa ketika P1012 mencapai 40% (g/g) dari sistem poliol, "keseimbangan emas" tercapai: ikatan hidrogen meningkatkan kepadatan ikatan silang fisik tanpa hidrofilisitas yang berlebihan, mengoptimalkan kinerja komprehensif lapisan—termasuk ketahanan terhadap semprotan garam, ketahanan terhadap air, dan kekuatan tarik. Kesimpulan ini memberikan panduan yang jelas untuk desain formula dasar WB 2K-PUR, terutama untuk skenario seperti sasis otomotif dan bagian logam kendaraan kereta api yang membutuhkan kinerja mekanik dan ketahanan terhadap korosi.
“Menggabungkan Kekakuan dan Fleksibilitas”: Modifikasi Kimia Membuka Batasan Fungsional Baru
Meskipun optimasi rasio dasar merupakan "penyesuaian halus," modifikasi kimia mewakili "lompatan kualitatif" untuk poliuretan berbasis air. Dua jalur modifikasi menonjol tahun ini:
Jalur 1: Peningkatan Sinergis dengan Polisiloksan dan Turunan Terpena
Kombinasi polisiloksan berenergi permukaan rendah (PMMS) dan turunan terpen hidrofobik memberikan WPU sifat ganda yaitu “superhidrofobisitas + kekakuan tinggi.” Para peneliti menyiapkan polisiloksan berujung hidroksil (PMMS) menggunakan 3-merkaptopropilmetildimetoksisilana dan oktametilsiklotetrasiloksan, kemudian mencangkokkan isobornil akrilat (turunan dari kamfena yang berasal dari biomassa) ke rantai samping PMMS melalui reaksi klik tiol-ena yang diinisiasi UV untuk membentuk polisiloksan berbasis terpen (PMMS-I).
WPU yang dimodifikasi menunjukkan peningkatan yang luar biasa: sudut kontak air statis melonjak dari 70,7° menjadi 101,2° (mendekati superhidrofobisitas seperti daun teratai), penyerapan air turun dari 16,0% menjadi 6,9%, dan kekuatan tarik meningkat dari 4,70 MPa menjadi 8,82 MPa karena struktur cincin terpen yang kaku. Analisis termogravimetri juga mengungkapkan peningkatan stabilitas termal. Teknologi ini menawarkan solusi terintegrasi "anti-fouling + tahan cuaca" untuk bagian eksterior transportasi kereta api seperti panel atap dan panel samping.
Jalur 2: Pengikatan Silang Polimina Memungkinkan Teknologi “Penyembuhan Diri”
Kemampuan penyembuhan diri telah muncul sebagai teknologi populer dalam pelapis, dan penelitian tahun ini menggabungkannya dengan kinerja mekanik WPU untuk mencapai terobosan ganda dalam "kinerja tinggi + kemampuan penyembuhan diri". WPU yang dihubungkan silang yang disiapkan dengan polibutilen glikol (PTMG), isoforon diisosianat (IPDI), dan poliimina (PEI) sebagai penghubung silang menunjukkan sifat mekanik yang mengesankan: kekuatan tarik 17,12 MPa dan perpanjangan saat putus 512,25% (mendekati fleksibilitas karet).
Yang terpenting, material ini mencapai kemampuan penyembuhan diri sepenuhnya dalam 24 jam pada suhu 30°C—kembali ke kekuatan tarik 3,26 MPa dan elongasi 450,94% setelah perbaikan. Hal ini membuatnya sangat cocok untuk bagian-bagian yang rawan goresan seperti bumper otomotif dan interior kereta api, sehingga secara signifikan mengurangi biaya perawatan.
“Kontrol Cerdas Skala Nano”: Sebuah “Revolusi Permukaan” untuk Lapisan Anti-Pengotoran
Anti-grafiti dan kemudahan pembersihan adalah tuntutan utama untuk pelapis kelas atas. Tahun ini, pelapis tahan pengotoran (NP-GLIDE) berbasis "nanopool PDMS seperti cairan" menarik perhatian. Prinsip intinya melibatkan pencangkokan rantai samping polidimetilsiloksan (PDMS) ke tulang punggung poliol yang dapat terdispersi dalam air melalui kopolimer cangkok poliol-g-PDMS, membentuk "nanopool" yang berdiameter kurang dari 30 nm.
Pengayaan PDMS dalam nanopool ini memberikan lapisan permukaan yang "mirip cairan"—semua cairan uji dengan tegangan permukaan di atas 23 mN/m (misalnya, kopi, noda minyak) meluncur tanpa meninggalkan bekas. Meskipun memiliki kekerasan 3H (mendekati kaca biasa), lapisan tersebut mempertahankan kinerja anti-pengotoran yang sangat baik.
Selain itu, strategi anti-grafiti "penghalang fisik + pembersihan ringan" diusulkan: memperkenalkan trimer IPDI ke dalam poliisosianat berbasis HDT untuk meningkatkan kepadatan film dan mencegah penetrasi grafiti, sambil mengontrol migrasi segmen silikon/fluorin untuk memastikan energi permukaan rendah yang tahan lama. Dikombinasikan dengan DMA (Analisis Mekanik Dinamis) untuk kontrol kepadatan ikatan silang yang tepat dan XPS (Spektroskopi Fotoelektron Sinar-X) untuk karakterisasi migrasi antarmuka, teknologi ini siap untuk industrialisasi dan diharapkan menjadi tolok ukur baru untuk anti-fouling pada cat otomotif dan casing produk 3C.
Kesimpulan
Pada tahun 2025, teknologi pelapisan WPU beralih dari “peningkatan kinerja tunggal” ke “integrasi multifungsi.” Baik melalui optimasi formula dasar, terobosan modifikasi kimia, atau inovasi desain fungsional, logika intinya berputar di sekitar sinergi antara “ramah lingkungan” dan “kinerja tinggi.” Bagi industri seperti otomotif dan transportasi kereta api, kemajuan teknologi ini tidak hanya memperpanjang umur pelapisan dan mengurangi biaya perawatan, tetapi juga mendorong peningkatan ganda dalam “manufaktur hijau” dan “pengalaman pengguna kelas atas.”
Waktu posting: 14 November 2025