Лигниновые эпоксидные смолы приближаются к промышленному применению в покрытиях для металла
Исследователи разработали полностью лигниновые эпоксидные системы для покрытий металлических подложек, обеспечивающие надёжную адгезию, ударопрочность и долговечность. Деполимеризованный лигнин позиционируется как масштабируемая био-альтернатива смолам на основе бисфенолов.
Фото: UPM BiochemicalsЭпоксидные смолы на основе бисфенолов по-прежнему широко используются в лакокрасочной отрасли, однако усиливающееся регуляторное давление — прежде всего в связи с эндокринно-разрушающим действием в покрытиях для пищевого контакта — подталкивает индустрию к поиску более безопасных альтернатив. Лигнин, возобновляемый и широко доступный био-ароматический полимер, давно привлекает внимание промышленности как потенциальная замена. Однако нестабильность качества и происхождения лигнина до сих пор сдерживала его применение в высокоэффективных рецептурах покрытий.
Исследовательская группа системно подошла к решению этой проблемы, разработав серию эпоксидных рецептур на основе глицидилированного деполимеризованного лигнина (GDL) с различными характеристиками. Доля био-компонентов наращивалась постепенно — за счёт замены ископаемых эпоксидных составляющих био-аналогами, что позволило проследить, как био-переход влияет на свойства покрытия.
Соотношения структура-свойство задают дизайн рецептуры
Полученные сшитые сетки были детально охарактеризованы; для изучения соотношений структура-свойство применялся термомеханический анализ. Исследование показало, что вариативность лигнина — традиционно считающаяся недостатком — может рассматриваться как параметр дизайна при условии корректной настройки рецептуры. Контроль источника лигнина и архитектуры состава позволил добиться стабильного качества покрытия для разных марок GDL.
Эксплуатационные характеристики покрытий на металлических подложках оценивались по стандартным промышленным методикам: внешний вид, адгезия, сопротивление отслаиванию и ударопрочность. Полностью лигниновые эпоксидные системы показали надёжные результаты по всем критериям, подтвердив пригодность для применения на металле.
Стабильность сырья и грамотная рецептура — ключ к успеху
Результаты работы демонстрируют, что лигнин способен сыграть значимую роль в переходе к био-покрытиям при условии, что и стабильность сырья, и стратегия рецептурирования продуманы должным образом. Исследование представляет собой существенный шаг к созданию масштабируемых высокоэффективных био-материалов для покрытий, способных снизить зависимость отрасли от смол на основе бисфенолов и одновременно соответствовать ужесточающимся регуляторным требованиям.