Nachrichten Lacktechnologien

Fluorfreie PU-Beschichtung mit antibakterieller Wirkung

Ein chinesisches Forschungsteam hat eine fluorfreie, wasserbasierte Polyurethanbeschichtung entwickelt, die Bronopol als antibakteriellen Wirkstoff mit Polydimethylsiloxan (PDMS) und Glycerolmonostearat (GMS) kombiniert. Das System zeigt eine antibakterielle Wirksamkeit von 99,9 % gegen E. coli und S. aureus sowie ausgezeichnete Antifouling- und Korrosionsschutzeigenschaften auf verschiedenen Substraten.

PFAS
Die fluorfreie GWSiPU-Beschichtung verleiht Textilien, Holz und Metall antibakterielle, wasserabweisende und korrosionshemmende Eigenschaften. Source: luchschenF - stock.adobe.com

Die Entwicklung langlebiger antibakterieller und Antifouling-Beschichtungen auf Basis fluorfreier, wasserbasierter Polyurethansysteme (WPU) für unterschiedliche Substrate stellt eine anhaltende Herausforderung für die Beschichtungsindustrie dar. In der vorliegenden Studie präsentiert das Forschungsteam eine Präpolymer-Synthesestrategie zur Herstellung eines WPU-Systems (GWSiPU) mit massgeschneiderten Anteilen von Polydimethylsiloxan (PDMS) und Glycerolmonostearat (GMS). Als antibakterielle Komponente wurde Bronopol in die Formulierung integriert. Die synergistische Wirkung von PDMS und GMS reduziert die Oberflächenenergie der Beschichtung deutlich und trägt zu den Antifouling-Eigenschaften bei.

Die optimierte Formulierung mit 4 % PDMS und 20 % GMS zeigt ein anhaltendes Antifouling-Verhalten sowie eine überlegene antibakterielle Wirksamkeit von 99,9 % gegen Escherichia coli und Staphylococcus aureus. Damit adressiert das System zwei zentrale Anforderungen an moderne Funktionsbeschichtungen und verzichtet gleichzeitig auf fluorhaltige Bestandteile – ein wichtiger Aspekt vor dem Hintergrund verschärfter regulatorischer Anforderungen an PFAS-Substanzen.

Lesetipp: Funktionelle Beschichtungen

Beschichtungen werden auf Oberflächen hauptsächlich zu dekorativen, funktionellen oder Schutzzwecken angewandt, doch in den meisten Fällen ist es eine Kombination aus all diesen. Das Buch „Funktionelle Beschichtungen“ gibt einen tiefen Einblick in neue Entwicklungen funktioneller Überzüge mit dem Fokus auf organisch-basierten Materialien. Auch hebt es die letzten Entwicklungen der verschiedenen Technologien und neuartigen Oberflächenfunktionen hervor, die Dekoration, Korrosionsschutz und Oberflächenschutz betreffen.

Multifunktionalität auf verschiedenen Substraten

Auf Baumwollgewebe aufgebracht, verleiht die Beschichtung dem Textil eine ausgeprägte Hydrophobie mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von über 145°, ohne die Atmungsaktivität wesentlich zu beeinträchtigen. Verschiedene wässrige Flüssigkeiten können die Beschichtung innerhalb von 10 min nicht vollständig durchdringen. Auch nach 50 Abriebzyklen und wiederholten Waschgängen blieb der Wasserkontaktwinkel des beschichteten Baumwollgewebes bei über 140°, wobei die Beständigkeit gegen bakterielle Adhäsion erhalten blieb.

Über textile Anwendungen hinaus zeigte die GWSiPU-Beschichtung auch auf Holz ein schnelles Abperlverhalten von Tropfen und verhinderte auf Metall die Korrosion nach 30-tägiger Einlagerung in einer 3,5%igen NaCl-Lösung. Damit demonstriert die Studie eine fluorfreie Strategie zur Konstruktion multifunktionaler WPU-Beschichtungen, die antibakterielle Aktivität, Antifouling-Performance und Langzeitstabilität über diverse Substrate hinweg vereinen – mit Perspektiven für Anwendungen in der Textilveredelung, im Möbelbau und im Korrosionsschutz.

Quelle: Yang, R. et al. Fluorine-free bronopol-functionalized waterborne polyurethane with durable antifouling and antibacterial properties for multisubstrate coating applications. Prog. Org. Coat. (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110169