Polymeerchemici van het Nagoya Institute of Technology in Japan hebben een eenvoudig coatingproces uitgevonden om metalen te kleuren, wat leidt tot hogere prestaties en energiebesparing. De methode omvat een chemische modificatie naar niet-ionische polymeren en nanotechnologie.

Elektroforetische depositie is een standaard industriële methode voor coatingmateriaal en wordt vooral gebruikt voor roestpreventie. huidige methoden, echter, vereisen een complex en duur proces met drie coatingstappen, kosten en tijd toevoegen. Professor Akinori Takasu en zijn team rapporteren nieuwe niet-ionische polymeren die kunnen worden gebruikt met elektroforetische depositie, de coating vereenvoudigen tot slechts één stap en het energieverbruik aanzienlijk verminderen.

De sleutel tot de ontdekking was de toevoeging van een specifieke chemische groep aan het niet-ionische polymeermolecuul.

"Het werd per ongeluk gevonden in een project voor het ontwerpen van een nieuw materiaal voor tandheelkundige implantaten. Toen een niet-ionisch polymeer een sulfonylgroep had, het bewoog naar de anode in elektroforese, " legt Takasu uit.

Eerder, het onderzoeksteam toonde aan dat de resulterende coating ongelooflijk dik wordt wanneer de elektroforetische dispositie wordt toegepast bij lage spanningen. Door een reeks bevindingen te combineren, was het mogelijk om meerdere coatingprocessen op een metaal over te slaan voor roestbestendigheid. Echter, voor commerciële doeleinden, het is belangrijk om de jas in elke gewenste kleur beschikbaar te maken. Takasu en zijn collega's keken daarom hoe de kleureigenschappen van niet-ionische polymeren zich in water gedroegen nadat ze als coating waren aangebracht.

"Onze doorbraak was om dit niet-ionische polymeer op te nemen in nanodeeltjes. De nieuwe deeltjes vertonen structurele kleuren zoals opaalstenen, a.k.a. 'kleurloze kleur'. Het golfgetal van het deeltje moet controleerbaar zijn door de grootte van de deeltjes te veranderen die worden gebruikt om het oppervlak te coaten, " hij zegt, die de uitgestraalde kleur bepaalt.

Hoewel Takasu gemakkelijk de niet-ionische polymeren kan laten reageren met de sulfonylgroep, hij vond het moeilijk om de grootte van de deeltjes te controleren. In dit onderzoek, hij en zijn team ontwikkelden de technologie voor groottecontrole en bereidden de deeltjes voor door zeepvrije emulsiecopolymerisatie, die consequent nanodeeltjes 300 nm groot als voorbeeld gaf. Vervolgens oxideerden ze de deeltjes in water om de sulfonylgroep te genereren. Eindelijk, elektroforetische afzetting werd toegepast om staal te coaten. Elektronenmicroscopische beelden bevestigden dat de deeltjes het staal uniform bedekten in een honingraatpatroon.

"Ik verwacht dat onze studie zal leiden tot een nieuw type elektroforetische verf die kan worden toegepast op alle coatingtechnologieën zoals auto's en vezels, " zei Takasu. Deze techniek verhelpt problemen zoals kleurvervaging en schade door UV-straling als gevolg van structurele kleuring, dus met een bredere toepassing van elektroforetische dispersie.

Het artikel "Elektroforetische niet-ionische nanobolletjes (latexen) voor structurele kleuring" werd gepubliceerd in Polymeer .