En 2025, la industria de recubrimientos se dirige a toda velocidad hacia los objetivos de la transformación ecológica y la mejora del rendimiento. En sectores de alta gama como la automoción y el transporte ferroviario, los recubrimientos acuosos han pasado de ser opciones alternativas a ser la opción principal gracias a sus bajas emisiones de COV, su seguridad y su inocuidad. Sin embargo, para satisfacer las exigencias de entornos de aplicación adversos (por ejemplo, alta humedad y corrosión intensa) y las mayores exigencias de los usuarios en cuanto a durabilidad y funcionalidad, los avances tecnológicos en recubrimientos de poliuretano acuoso (WPU) siguen a buen ritmo. En 2025, las innovaciones del sector en la optimización de fórmulas, la modificación química y el diseño funcional han revitalizado este sector.
Profundizando en el sistema básico: De “Ajuste de ratios” a “Equilibrio de rendimiento”
Como líder en rendimiento entre los recubrimientos acuosos actuales, el poliuretano acuoso bicomponente (WB 2K-PUR) se enfrenta a un desafío fundamental: equilibrar la proporción y el rendimiento de los sistemas de polioles. Este año, equipos de investigación llevaron a cabo un estudio exhaustivo de los efectos sinérgicos del poliéter poliol (PTMEG) y el poliéster poliol (P1012).
Tradicionalmente, el poliéster poliol mejora la resistencia mecánica y la densidad del recubrimiento gracias a sus densos enlaces de hidrógeno intermoleculares, pero su adición excesiva reduce la resistencia al agua debido a la fuerte hidrofilicidad de los grupos éster. Los experimentos verificaron que cuando el P1012 representa el 40 % (g/g) del sistema de poliol, se alcanza un equilibrio óptimo: los enlaces de hidrógeno aumentan la densidad de reticulación física sin una hidrofilicidad excesiva, optimizando así el rendimiento integral del recubrimiento, incluyendo la resistencia a la niebla salina, la resistencia al agua y la resistencia a la tracción. Esta conclusión proporciona una guía clara para el diseño de la fórmula básica de recubrimientos bicomponentes de poliuretano al agua (WB 2K-PUR), especialmente para aplicaciones como chasis de automóviles y piezas metálicas de vehículos ferroviarios que requieren tanto rendimiento mecánico como resistencia a la corrosión.
“Combinando rigidez y flexibilidad”: La modificación química abre nuevas fronteras funcionales
Si bien la optimización básica de la proporción es un "ajuste fino", la modificación química representa un "salto cualitativo" para el poliuretano acuoso. Dos vías de modificación destacaron este año:
Vía 1: Mejora sinérgica con polisiloxano y derivados de terpenos
La combinación de polisiloxano de baja energía superficial (PMMS) y derivados de terpenos hidrófobos dota al WPU de propiedades duales de “superhidrofobicidad + alta rigidez”. Los investigadores prepararon polisiloxano con terminación hidroxilo (PMMS) utilizando 3-mercaptopropilmetildimetoxisilano y octametilciclotetrasiloxano, luego injertaron acrilato de isobornilo (un derivado del canfeno derivado de biomasa) en las cadenas laterales de PMMS mediante una reacción de clic tiol-eno iniciada por UV para formar polisiloxano basado en terpenos (PMMS-I).
El WPU modificado mostró mejoras notables: el ángulo de contacto estático con el agua aumentó de 70,7° a 101,2° (acercándose a la superhidrofobicidad de la hoja de loto), la absorción de agua disminuyó del 16,0 % al 6,9 % y la resistencia a la tracción se incrementó de 4,70 MPa a 8,82 MPa gracias a la estructura rígida del anillo de terpeno. El análisis termogravimétrico también reveló una mayor estabilidad térmica. Esta tecnología ofrece una solución integral «antiincrustante y resistente a la intemperie» para componentes exteriores de sistemas de transporte ferroviario, como paneles de techo y faldones laterales.
Vía 2: La reticulación con poliimina permite la tecnología de "autorreparación".
La autorreparación se ha convertido en una tecnología popular en recubrimientos, y la investigación de este año la combinó con el rendimiento mecánico del WPU para lograr avances dobles en “alto rendimiento + capacidad de autorreparación”. El WPU reticulado preparado con polibutilenglicol (PTMG), diisocianato de isoforona (IPDI) y poliimina (PEI) como agente reticulante exhibió propiedades mecánicas impresionantes: resistencia a la tracción de 17,12 MPa y elongación a la rotura del 512,25 % (cercana a la flexibilidad del caucho).
Fundamentalmente, logra una autorreparación completa en 24 horas a 30 °C, recuperando una resistencia a la tracción de 3,26 MPa y una elongación del 450,94 % tras la reparación. Esto lo hace idóneo para piezas propensas a rayarse, como parachoques de automóviles e interiores de trenes, reduciendo significativamente los costes de mantenimiento.
“Control inteligente a nanoescala”: Una “revolución superficial” para recubrimientos antiincrustantes
Las propiedades antigraffiti y la fácil limpieza son requisitos fundamentales para los recubrimientos de alta gama. Este año, un recubrimiento resistente a la suciedad (NP-GLIDE) basado en «nanopisos de PDMS con propiedades similares a las de un líquido» ha captado la atención. Su principio fundamental consiste en injertar cadenas laterales de polidimetilsiloxano (PDMS) sobre una estructura de poliol dispersable en agua mediante el copolímero de injerto poliol-g-PDMS, formando «nanopisos» con un diámetro inferior a 30 nm.
El enriquecimiento con PDMS en estos nanopools confiere al recubrimiento una superficie de tipo líquido: todos los líquidos de prueba con una tensión superficial superior a 23 mN/m (p. ej., café, manchas de aceite) se deslizan sin dejar marcas. A pesar de una dureza de 3H (similar a la del vidrio común), el recubrimiento mantiene un excelente rendimiento antiincrustante.
Además, se propuso una estrategia antigraffiti de «barrera física + limpieza suave»: la introducción del trímero IPDI en un poliisocianato basado en HDT para aumentar la densidad de la película y prevenir la penetración de grafitis, controlando a la vez la migración de los segmentos de silicona/flúor para garantizar una baja energía superficial duradera. Combinada con el análisis mecánico dinámico (DMA) para un control preciso de la densidad de entrecruzamiento y la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) para la caracterización de la migración en la interfaz, esta tecnología está lista para su industrialización y se espera que se convierta en un nuevo referente para la protección antiincrustante en pinturas para automóviles y carcasas de productos electrónicos.
Conclusión
En 2025, la tecnología de recubrimientos WPU evolucionará de la mejora de un solo aspecto a la integración multifuncional. Ya sea mediante la optimización de fórmulas básicas, avances en la modificación química o innovaciones en el diseño funcional, la lógica fundamental se centra en la sinergia entre el respeto al medio ambiente y el alto rendimiento. Para industrias como la automotriz y el transporte ferroviario, estos avances tecnológicos no solo prolongan la vida útil de los recubrimientos y reducen los costos de mantenimiento, sino que también impulsan mejoras duales en la fabricación sostenible y una experiencia de usuario superior.
Fecha de publicación: 14 de noviembre de 2025