德國研製基於馬鈴薯澱粉成分的可再生防腐塗料

2021-01-09 中華人民共和國科學技術部

    為使材料表面不被腐蝕，人們大多會採用塗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佔比例微乎其微。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於可再生原料馬鈴薯澱粉、且成本低廉的澱粉酯塗層新材料。

    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10萬噸用於防腐蝕的塗料，而生物基粘合劑或成膜劑的高昂價格不能完全滿足要求。澱粉是一種可再生且價格低廉的原材料，但截止目前，澱粉通常被用於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。現在研發人員則將澱粉作為主成分，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塗料，尤其是要將其用作室內金屬材料的防護塗料，如防火門、計算機外殼、窗框等鋁製品上。

    作為成膜劑塗料，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。而澱粉本身並不具備這些屬性，需要經結構改造才能滿足要求。研究人員先將澱粉降解，以便改善其水溶性，增加隨後澱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，製成澱粉酯（酯化澱粉），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；最後將酯化澱粉「交聯」，進一步降低塗層對水的敏感性。研究人員還將模擬日夜和季節的溫度變化，對這種新塗料進行長期穩定性測試；此外，將其暴露於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澱粉在鋁、鋼和鍍鋅鋼等重要金屬基材上的耐腐蝕性和粘合力，以及為進一步優化塗層特性而設計的新「配方」。研究人員稱，現有的測試結果令人滿意，澱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，有望成為未來塗料行業基於石油的成膜劑的替代品。

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