От картофельного крахмала до пленкообразователяИспользование крахмала в качестве основного компонента лакокрасочных материалов поставило перед экспертами Fraunhofer ряд проблем. «Пленкообразователи должны выполнять несколько задач.
Они должны образовывать непрерывную пленку, которая хорошо прилипает к материалу основы, совместима с дополнительными слоями и добавками, а также может включать пигменты и наполнители», — объясняет Кристина Габриэль. «В своей естественной форме, однако, крахмал проявляет несколько свойств, которые препятствуют его использованию в качестве пленкообразователя. Например, он не растворяется в холодной воде и не образует сплошных, не хрупких пленок. Поэтому мы пришлось модифицировать крахмал, чтобы адаптировать его к требованиям, поскольку, несмотря на все проблемы, как возобновляемое и экономичное сырье крахмал представляет большой интерес для многих секторов ».Решение потсдамских ученых включает начальную стадию разложения крахмала, чтобы улучшить его растворимость в воде и связанное с этим содержание твердых веществ крахмала в воде, а также его способность к образованию пленки.
Однако для получения материала покрытия на основе крахмала, который можно сравнить с обычным покрытием, этого еще недостаточно, поскольку, хотя пленкообразователь изначально должен быть растворимым или диспергируемым в воде, впоследствии покрытие не должно больше растворяться в воде. .Следовательно, крахмал необходимо модифицировать. Это происходит посредством химического процесса, известного как этерификация. Полученные сложные эфиры крахмала диспергируются в воде, образуют сплошные пленки и обладают очень хорошими адгезионными свойствами на стеклянных и алюминиевых поверхностях.
В сотрудничестве с Fraunhofer IPA этерифицированный крахмал затем «сшивается», благодаря чему чувствительность покрытия к воде дополнительно снижается.Затем в Fraunhofer IPA проводятся испытания стабильности для проверки долговременной стабильности.
В ходе испытаний материалы с покрытием подвергаются быстро меняющимся температурным циклам в сжатой по времени форме для имитации смены дня и ночи и смены времен года. Кроме того, испытуемые объекты подвергаются воздействию воды, обогащенной электролитом, чтобы увидеть, как покрытие реагирует на воду и насколько оно устойчиво в экстремальных условиях.Альтернатива пленкообразователям на нефтяной основе
На следующем этапе исследуется устойчивость к коррозии и адгезия модифицированного крахмала на различных металлических подложках. Также проходят испытания новые «рецепты», которые призваны еще больше оптимизировать свойства покрытия. «Помимо уже испытанного алюминия, должны быть испытаны еще два важных металла, сталь и оцинкованная сталь», — заявляет Габриэль. «Наши исследования показывают, что, обладая хорошей пленкообразующей способностью и очень хорошей адгезией к различным субстратам, сложные эфиры крахмала могут стать в будущем альтернативой пленкообразователям на нефтяной основе в лакокрасочной промышленности».