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Funktionalisierte Silica-Ruß-Nanopartikel verbessern die Wärmedämmung von Acrylbeschichtungen
Eine Studie zeigt, wie 3-APTES-funktionalisierte Silica-Ruß-Nanopartikel die Wärmedämmung, Haftung und Haltbarkeit wasserbasierter Acrylbeschichtungen verbessern und den Weg für fortschrittliche thermische Schutzanwendungen ebnen.
Acrylbeschichtungen spielen eine zentrale Rolle bei der Wärmedämmung, aber ihre Effizienz erfordert modernste Materialentwicklungen. Diese Studie untersucht die Integration von reinem Silica-Ruß (SF NPs) und 3-APTES-funktionalisiertem Silica-Ruß (F-SF) in wasserbasierte Acrylfarben, um die thermischen Eigenschaften zu verbessern.
Die Nanopartikel wurden synthetisiert und mit Techniken wie Infrarotspektroskopie (FT-IR), Röntgenbeugung (XRD) und Rasterelektronenmikroskopie (SEM) charakterisiert, um ihre Funktionalisierung und strukturelle Qualität zu bestätigen. Beim Hinzufügen von F-SF-Nanopartikeln zu Acrylbeschichtungen in Konzentrationen von 0,5–1,5 Gew.-% verbesserten sie die Haftung (bis zu 5B), Härte und den Glanz der Beschichtung erheblich, was auf eine verbesserte Dispersion und starke Grenzflächeninteraktionen in der Farbmatrix zurückzuführen ist.
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Verbesserte Wärmedämmung
Messungen der Wärmeleitfähigkeit (K) ergaben, dass reine SF-Nanopartikel die Wärmeleitfähigkeit der Farbe um 22 % reduzierten, während F-SF-Nanopartikel eine Reduktion von 33 % erreichten. Diese Verbesserung ist auf die erhöhte Porosität und thermische Zirkulationspfade zurückzuführen, die den Energietransfer behindern und die Dämmung verbessern. Die Funktionalisierung mit 3-APTES optimierte zudem die Dispersion der Nanopartikel, was zu einer überlegenen Wärmedämmleistung führte.
Durch die Fähigkeit, den Energietransfer zu reduzieren, bieten diese funktionalisierten Nanopartikel erhebliches Potenzial für industrielle Anwendungen in thermischen Schutzbeschichtungen und ermöglichen energieeffiziente Lösungen für Gebäude und Infrastruktur.
Quelle: Farkoush, M. A., Rashidi, A., & Alaei, M., Thermal insulation of water-based acrylic coatings reinforced with APTES-functionalised silica fume nanoparticles. Scientific Reports, Artikel 2361 (2026).
