En 2025, la industria de los recubrimientos avanza a paso firme hacia el doble objetivo de la "transformación ecológica" y la "mejora del rendimiento". En sectores de recubrimientos de alta gama, como la automoción y el transporte ferroviario, los recubrimientos a base de agua han pasado de ser "opciones alternativas" a ser "opciones convencionales" gracias a sus bajas emisiones de COV, su seguridad y su ausencia de toxicidad. Sin embargo, para satisfacer las exigencias de los entornos de aplicación más exigentes (p. ej., alta humedad y corrosión intensa) y los mayores requisitos de los usuarios en cuanto a durabilidad y funcionalidad de los recubrimientos, los avances tecnológicos en recubrimientos de poliuretano a base de agua (WPU) continúan a buen ritmo. En 2025, las innovaciones de la industria en optimización de fórmulas, modificación química y diseño funcional han revitalizado este sector.
Profundizando en el sistema básico: del «ajuste de ratios» al «equilibrio del rendimiento»
Como líder en rendimiento entre los recubrimientos actuales a base de agua, el poliuretano bicomponente a base de agua (WB 2K-PUR) se enfrenta a un reto fundamental: equilibrar la proporción y el rendimiento de los sistemas de poliol. Este año, equipos de investigación analizaron a fondo los efectos sinérgicos del poliéter poliol (PTMEG) y el poliéster poliol (P1012).
Tradicionalmente, el poliol de poliéster mejora la resistencia mecánica y la densidad del recubrimiento gracias a la densidad de los enlaces de hidrógeno intermoleculares, pero una adición excesiva reduce la resistencia al agua debido a la fuerte hidrofilicidad de los grupos éster. Experimentos verificaron que cuando el P10⁻⁻ representa el 40 % (g/g) del sistema de poliol, se logra un equilibrio óptimo: los enlaces de hidrógeno aumentan la densidad física de reticulación 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 WB 2K-PUR, especialmente para escenarios 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 nuevos límites funcionales
Si bien la optimización de la proporción básica es un ajuste fino, la modificación química representa un salto cualitativo para el poliuretano base agua. Dos vías de modificación destacaron este año:
Ruta 1: Mejora sinérgica con polisiloxano y derivados de terpenos
La combinación de polisiloxano de baja energía superficial (PMMS) y derivados terpénicos hidrófobos confiere al WPU propiedades duales de superhidrofobicidad y alta rigidez. Los investigadores prepararon polisiloxano con terminación hidroxilo (PMMS) utilizando 3-mercaptopropilmetildimetoxisilano y octametilciclotetrasiloxano. Posteriormente, injertaron acrilato de isobornilo (un derivado del canfeno derivado de biomasa) en las cadenas laterales del PMMS mediante una reacción de clic de tiol-eno iniciada por UV para formar polisiloxano basado en terpenos (PMMS-I).
La WPU modificada mostró mejoras notables: el ángulo de contacto estático con el agua aumentó de 70,7° a 101,2° (aproximando la superhidrofobicidad de la hoja de loto), la absorción de agua disminuyó del 16,0% al 6,9% y la resistencia a la tracción aumentó 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 integrada antiincrustante y resistente a la intemperie para piezas exteriores de transporte ferroviario, como paneles de techo y faldones laterales.
Ruta 2: La reticulación de poliimina permite la tecnología de “autocuración”
La autocuración 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 un doble avance en "alto rendimiento + capacidad de autocuración". El WPU reticulado preparado con polibutilenglicol (PTMG), diisocianato de isoforona (IPDI) y poliimina (PEI) como reticulante exhibió propiedades mecánicas impresionantes: resistencia a la tracción de 17,12 MPa y alargamiento a la rotura del 512,25 % (similar a la flexibilidad del caucho).
Fundamentalmente, logra una autocuración completa en 24 horas a 30 °C, recuperando una resistencia a la tracción de 3,26 MPa y un alargamiento del 450,94 % tras la reparación. Esto lo hace ideal para piezas propensas a rayarse, como parachoques de automóviles e interiores de trenes, lo que reduce significativamente los costes de mantenimiento.
“Control inteligente a nanoescala”: una “revolución superficial” para los recubrimientos antiincrustantes
La resistencia al grafiti y la facilidad de limpieza son requisitos clave para los recubrimientos de alta gama. Este año, un recubrimiento resistente a la incrustación (NP-GLIDE) basado en nanopools de PDMS de tipo líquido atrajo la atención. Su principio fundamental consiste en injertar cadenas laterales de polidimetilsiloxano (PDMS) en una cadena principal de poliol dispersable en agua mediante el copolímero de injerto poliol-g-PDMS, formando nanopools de menos de 30 nm de diámetro.
El enriquecimiento con PDMS en estos nanopools confiere al recubrimiento una superficie similar a la de un 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 su dureza 3H (similar a la del vidrio convencional), el recubrimiento mantiene un excelente rendimiento antiincrustante.
Además, se propuso una estrategia antigrafiti de "barrera física + limpieza suave": la introducción de trímero IPDI en poliisocianato basado en HDT para mejorar la densidad de la película y prevenir la penetración de grafitis, a la vez que se controla la migración de segmentos de silicona/flúor para garantizar una baja energía superficial duradera. Combinada con DMA (Análisis Mecánico Dinámico) para el control preciso de la densidad de reticulación y XPS (Espectroscopía de Fotoelectrones de Rayos X) para la caracterización de la migración de la interfaz, esta tecnología está lista para su industrialización y se espera que se convierta en un nuevo referente en antiincrustaciones en pinturas automotrices y carcasas de productos 3C.
Conclusión
En 2025, la tecnología de recubrimiento WPU pasará de una simple mejora del rendimiento a una integración multifuncional. Ya sea mediante la optimización de fórmulas básicas, avances en la modificación química o innovaciones en el diseño funcional, la lógica fundamental gira en torno a la sinergia entre el respeto al medio ambiente y el alto rendimiento. Para sectores como la automoción y el transporte ferroviario, estos avances tecnológicos no solo prolongan la vida útil del recubrimiento y reducen los costes de mantenimiento, sino que también impulsan mejoras en la fabricación ecológica y una experiencia de usuario de alta gama.
Hora de publicación: 14 de noviembre de 2025