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    基于淀粉的防腐蚀剂(油漆)研制成功,有望替代石油基成膜剂

    转自:新材料网   2018-01-08
    文章来源:材料科技在线
    原文链接:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=127440




     

    未来,室内用铝材表面也会使用基于马铃薯淀粉的涂料进行涂覆。图片来源:Fraunhofer IAP

     

            如果材料表面要防止受到腐蚀,在80%的情况下都是通过涂覆油漆或清漆来进行的。这样做时,基于生物的、环保型的解决方案所占比例就非常小。Fraunhofer应用高分子研究所的研究人员与Fraunhofer制造工程与自动化IPA研究所合作,正在试图缩小这一差距,并正在开发一种基于可再生原料的成本效益型涂料。该项研究的重点就是基于马铃薯淀粉的涂覆油漆。
            气候的变化、有限的资源、日益增加的环境负担,意味着越来越多的行业正致力于可持续生产。在涂料(如油漆和清漆)的生产中也是如此。仅在德国,每年就会产生10万吨防腐蚀涂层材料。过去,通常使用的生物基粘合剂或成膜剂的油漆和清漆价格昂贵或不能满足要求。但是通过使用改性淀粉,Fraunhofer IAP的科学家们发现了一种即使在这个领域也能够实现可持续性并具有成本效益的方法。一位来自波茨坦-戈姆的Fraunhofer IAP科学家Christina Gabriel说:“到目前为止,将传统的淀粉应用工业领域一直是纸张/瓦楞纸板和粘合剂行业。另一方面,在涂料和清漆领域,淀粉通常只作为添加剂使用。以淀粉为主要成分的水性分散现在有很好的粘附效果。”中心研究的是用于室内使用的金属涂层,例如铝,可以用作防火门、电脑外壳或窗框。

    从马铃薯淀粉到成膜剂

          使用淀粉作为涂料和清漆的主要成分给Fraunhofer的专家们带来了各种挑战。Christina Gabriel解释说:“成膜工必须完成几项任务,它们必须形成一层连续的薄膜,与基材粘合良好,与附加层和添加剂相容,并可嵌入颜料和填料。然而,在自然形态下,淀粉具有一些特性,这阻碍了其作为成膜剂的应用,例如它不溶于冷水,也不形成连续的、非脆性的膜。必须改变淀粉以适应要求。尽管面临很多挑战,但淀粉作为一种可再生和具有成本效益的原料,对于许多行业来说是非常有意义的。”
            波茨坦科学家的解决方案涉及淀粉的初始降解步骤,以提高其在水中的溶解度和随后淀粉在水中的相关固体含量以及其成膜能力。然而,为了生产与常规涂层相当的淀粉基涂层材料,这些还不够,因为,尽管成膜剂最初可溶于或可分散于水中,随后的涂层必须不再溶于水。
          因此淀粉必须进一步改性。这可通过一种称为酯化的化学过程进行。所得到的淀粉酯可分散于水中,形成连续的膜,并且在玻璃和铝表面上具有非常好的粘合性能。Fraunhofer IPA的研究中,酯化淀粉被“交联”。通过该交联,涂层对水的敏感性进一步降低。Fraunhofer IPA也进行了稳定性测试以检查其长期稳定性。在这些测试中,涂层材料以时间压缩的形式暴露于快速变化的温度循环中,以模拟从昼夜到季节变化的变化。此外,测试对象暴露于富含电解质的水中,以观察涂层如何与水反应,以及在极端条件下的耐受性如何。

    石油基成膜剂的替代品

           下一步,即检查改性淀粉在不同金属基材上的耐腐蚀性和附着性。新的“配方”也正在测试,这是为了进一步优化涂层的性能。Gabriel说:“除了已经测试过的铝,还有两种重要的金属,钢和镀锌钢,也将进行测试。我们的调查表明,由于其良好的成膜性,并在各种基材上有非常好的粘合性能,因此,淀粉酯有望成为涂料行业未来石油基成膜剂的替代品。”

    原文题目:Paints and varnishes based on potato starch,原文来自phys,由材料科技在线团队汇总整理。

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