Biologisch materiaal kan aardolie vervangen in coatingtoepassingen

Poedercoatings op basis van maïs- of aardappelzetmeel, kunnen minstens even goed presteren als de gebruikelijke coatings op aardoliebasis. Dat valt op te maken uit het proefschrift ‘Biobased step-growth polymers; chemistry, functionality and applicability’ waarop Bart Noordover aanstaande donderdag hoopt te promoveren aan de TU Eindhoven.

Poedercoatings bestaan uit een poeder van relatief korte polymeerketens met reactieve uiteinden. Ze worden op een ondergrond gespoten die vervolgens wordt verwarmd. Daarbij vloeit het materiaal uit tot een egale laag, terwijl tegelijk de ketens met elkaar reageren (‘crosslinken’) tot een stevig netwerk.

Bij het gebruik van materialen op biobasis is vooral de thermische stabiliteit een struikelblok. Dat kan zich al wreken bij het polymeriseren, en opnieuw bij het crosslinken. Goede controle over het productieproces is essentieel om temperatuurpieken te vermijden.

Ook moet je zeer hoge eisen stellen aan de zuiverheid. Bij biologisch materiaal is de kans immers levensgroot dat verontreinigingen thermisch nog veel minder stabiel zijn (suikers!), en dat ze bij verwarming het polymeer doen verkleuren van transparant naar donkerbruin.

Bij zijn onderzoek richtte Noordover zich op polyesters, die hij bereidde door 1,4:3,6-dianhydrohexitolen (DAH’s: isosorbide, isoidide en isomannide) te laten reageren met barnsteenzuur en andere dicarbonzuren. Deze hydroxy-functionele polyesters kon hij vervolgens crosslinken met ‘klassieke’ isocyanaten, maar ook met biogebaseerde isocyanaten die door A&F Innovations in Wageningen zijn ontwikkeld.

In een andere reeks experimenten werden de polyesters omgezet in carbonzuur-functionele stoffen door ze in de smelt te laten reageren met citroenzuur. Die waren dan weer te crosslinken met epoxyverbindingen of beta-hydroxyalkylamiden.

Weer een andere aanpak leverde alifatische polycarbonaten op.

De resulterende coatingsystemen zijn getest op chemische, mechanische en UV-stabiliteit. Wat die eerste twee eigenschapen betreft, blijken de biogebaseerde coatings net zo goed te presteren als gewone poederverven. Qua UV-stabiliteit zijn ze zelfs beter: ze ‘vergelen’ veel minder snel.

Het onderzoek werd overigens uitgevoerd binnen de groepen Polymeerchemie en Coatingstechnologie aan de TU/e, in samenwerking met A&F Innovations in Wageningen. Het werd betaald door het Dutch Polymer Institute (DPI), dat van plan is deze onderzoekslijn voort te zetten.

bron: TU/e