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德國研制基于馬鈴薯淀粉成分的可再生防腐涂料

2019-01-02 19:49 302

為使材料表面不被腐蝕,人們大多會采用涂覆顏料或油漆的保護方式,但其中生物而環保的解決方案所占比例微乎其微。德國弗勞恩霍夫應用聚合物研究所(IAP)與生產技術和自動化研究所(IPA)合作,彌補了這項空缺。兩家機構近日發布消息稱,其研究人員成功開發出基于可再生原料馬鈴薯淀粉、且成本低廉的淀粉酯涂層新材料。

隨著氣候變化、資源短缺和環境負擔加重,可持續生產加工日益受到關注。在德國每年要生產約10萬噸用于防腐蝕的涂料,而生物基粘合劑或成膜劑的高昂價格不能完全滿足要求。淀粉是一種可再生且價格低廉的原材料,但截止目前,淀粉通常被用于造紙或瓦楞紙板以及粘合劑加工行業,在顏料和油漆的生產中僅被用作添加劑?,F在研發人員則將淀粉作為主成分,通過對其改性處理,找到一種可持續、低成本的新加工工藝,開發生產應用前景廣泛的新型涂料,尤其是要將其用作室內金屬材料的防護涂料,如防火門、計算機外殼、窗框等鋁制品上。

作為成膜劑涂料,必須具備以下條件:形成與基材具有良好附著力的粘合膜、與附加層和添加劑相容以及可嵌入顏料和填料。而淀粉本身并不具備這些屬性,需要經結構改造才能滿足要求。研究人員先將淀粉降解,以便改善其水溶性,增加隨后淀粉在水中結合的固體含量以及提升其成膜性;再經酯化過程,制成淀粉酯(酯化淀粉),其可在水中分散,形成封閉膜,且對玻璃和鋁表面具有非常好的粘合性;最后將酯化淀粉“交聯”,進一步降低涂層對水的敏感性。研究人員還將模擬日夜和季節的溫度變化,對這種新涂料進行長期穩定性測試;此外,將其暴露于含電解質的濃縮水中,以測試防水性能和在極端條件下的耐受性。

下一步,研究人員將檢測這種改性淀粉在鋁、鋼和鍍鋅鋼等重要金屬基材上的耐腐蝕性和粘合力,以及為進一步優化涂層特性而設計的新“配方”。研究人員稱,現有的測試結果令人滿意,淀粉酯顯示出良好的成膜性和對各種基材非常好的粘合性能,有望成為未來涂料行業基于石油的成膜劑的替代品。

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