Бионическая пористая пена для достижения высокой белости без пигмента и гидрофобных свойств, для полимерных вспомогательных составов, чтобы предоставить новые идеи

Бионическая структура заменяет традиционный белый пигмент

По данным ScienceDaily, исследователи разработали материал на основе пеноматериалов, который может достигать высокой белости и гидрофобных свойств без использования пигментов диоксида титана и ПФАС вообще. Этот результат открывает новые технологические маршруты для устойчивого производства белых водонепроницаемых бытовых материалов. Дизайн этого материала

вдохновлен множеством структур в природе с оптическими или поверхностными свойствами, включая снег, облака, цветы и листья лотоса. Исследовательская группа использует крошечные пористые структуры внутри материала для рассеивания света, что приводит к белости; В то же время отторжение воды достигается путем создания грубой поверхности. Это означает, что белизна и гидрофобность происходят не от химических пигментов или фторсодержащих отделочных агентов, а от физической структуры материала.

Технический путь и характеристики

Традиционные белые материалы обычно полагаются на белые пигменты, такие как диоксид титана, для получения покрытия и белого цвета, в то время как водонепроницаемые свойства часто достигаются с помощью фторсодержащих химических веществ типа ПФАС. PFAS подвергается все более строгим нормативным ограничениям из – за его экологической стойкости и биоаккумуляции, а пигменты диоксида титана также подвергаются анализу с точки зрения безопасности и устойчивости в некоторых видах применения. Этот пеноматериал обходит эти два класса веществ с помощью структурного принципа цвета и микроструктуры поверхности, обеспечивая концептуально более устойчивую альтернативу.

С точки зрения материаловедения этот механизм рассеяния света пористой пены относится к той же категории, что и проблема взаимодействия света и материала, обычно используемая фотостабилизаторами и ультрафиолетовыми абсорбентами в полимерных матрицах, но имеет разные цели: первый стремится к высокому рассеянию видимого света для получения белого цвета, а второй стремится поглощать или рассеивать ультрафиолетовое излучение для защиты полимеров. Оба показывают, что оптические свойства материала могут быть тщательно отрегулированы с помощью микроструктуры или присадки.

Значение для отрасли полимерных добавок

Для разработки полимерных добавок ценность этого результата заключается не только в самом белом материале. Это предполагает, что некоторые функции, традиционно выполняемые химическими добавками, такие как крышка, регулирование внешнего вида и увлажнение поверхности, могут быть реализованы частично с помощью конструкции. Это обеспечивает новую систему отсчета для оптимизации формулы полимерных добавок, таких как антиоксиданты, стабилизаторы света и поглотители ультрафиолетового излучения: при наружной погодоустойчивости шероховатость поверхности и пористость материала могут одновременно влиять на поведение рассеяния света, контактные точки воды и диаметр проникновения ультрафиолетового излучения, что, в свою очередь, изменяет требования к результатам испытаний на стойкость.

В частности, если пористая структура может изменить распределение ультрафиолетового излучения и поглощения на поверхности материала, то количество и тип использования стабилизаторов света и абсорбентов ультрафиолета в формуле может потребовать переоценки. Аналогичным образом, гидрофобные поверхности могут уменьшать время пребывания влаги на поверхности материала, что влияет на скорость разложения в условиях испытаний на стойкость, таких как гидролизное и гидротермальное старение. Хотя эти связи не были напрямую проверены в исследовании, они предлагают интересные направления исследований и разработок для индустрии полимерных добавок.

Кроме того, альтернативная ориентация технологии на ПФАС соответствует текущим нормативным тенденциям в области полимерных добавок. По мере того как фторсодержащие составы ограничиваются на нескольких рынках, спрос на программы гидрофобной очистки без фтора в промышленности продолжает расти. Пористые материалы на основе пеноматериалов обеспечивают гидрофобный путь, не зависящий от фторсодержащих химических веществ, хотя их долговечность, механическая прочность и возможность крупномасштабного производства требуют дальнейшего изучения.

Вопросы, подлежащие уточнению

В настоящее время общедоступная информация не раскрывает конкретный химический состав пеноматериала, тип матричного полимера, данные о распределении апертуры и количественные показатели гидрофобных свойств. Значения белого цвета, контактные щупальца воды, результаты испытаний на погоду и долгосрочная стабильность не указаны в источнике. Совместимость этого материала с существующей системой полимерных добавок, способ обработки и его пригодность для смеси антиоксидантов и фотостабилизаторов также требуют последующих исследований.

Источник: Scientists create brilliant white material without a drop of white pigment， Обработано химикатами Herun.