Nachrichten Lacktechnologien
Hierarchischer Nanofüllstoff schützt Epoxid vor UV und Korrosion
Ein chinesisches Forschungsteam hat einen hierarchischen CeO₂/U66@MXene-Nanofüllstoff entwickelt, der Epoxidbeschichtungen gleichzeitig gegen UV-induzierte Alterung und Korrosion schützt. Die multifunktionale Kompositbeschichtung erhält 94,3 % ihres Wasserkontaktwinkels nach UV-Alterung und zeigt nach 30 Tagen in Salzlösung eine Impedanz, die zwei Grössenordnungen über der von reinem Epoxid liegt.
In maritimen Umgebungen trägt die UV-induzierte Radikaldegradation zur Verschlechterung organischer Korrosionsschutzbeschichtungen bei. Diese doppelte Belastung durch Sonneneinstrahlung und salzhaltige Atmosphäre stellt eine besondere Herausforderung für die Langzeitstabilität von Beschichtungen dar. Zur Adressierung dieser Problematik entwickelte das Forschungsteam eine multifunktionale Epoxid-Kompositbeschichtung mit verbesserter Barriereintegrität, UV-Alterungsbeständigkeit und Korrosionsschutz.
Zentraler Baustein ist ein hierarchischer CeO₂/U66@MXene-Nanofüllstoff, der aus lamellaren zweidimensionalen MXene-Nanoblättchen, oktaedrischen UiO-66 metallorganischen Gerüsten und partikulären CeO₂-Nanopartikeln besteht. Der Füllstoff wurde über eine schrittweise solvothermale-hydrothermale Strategie synthetisiert. Dank seiner hybriden Architektur und des mikroporösen Gerüsts zeigt der resultierende Nanofüllstoff eine starke UV-Absorptionsfähigkeit sowie eine deutlich erhöhte Radikalfänger-Effizienz.
Lesetipp: Epoxidharze
Epoxidharze sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie kaum eine Bindemittelklasse. In ihrem neuen Fachbuch „“Epoxidharze„“ erläutern die Autoren Dornbusch, Christ und Rasing die Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe und vermitteln anhand konkreter Formulierungen den Einsatz der Epoxy- und Phenoxyharze in industriellen Beschichtungen – u.a. für Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen, Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen.
Deutlich verbesserte UV-Alterungsbeständigkeit
Nach Einarbeitung in die Epoxidmatrix demonstriert die resultierende CUM/EP-Kompositbeschichtung unter beschleunigten Alterungsbedingungen eine verbesserte strukturelle Integrität, mechanische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit. Nach UV-Alterung zeigte die Kompositbeschichtung eine signifikant verbesserte Erhaltung der Oberflächen- und Grenzflächeneigenschaften im Vergleich zum reinen Epoxid: Die Reduktion des Wasserkontaktwinkels sank von 44,9 % bei reinem EP auf lediglich 5,7 % bei CUM/EP. Der Verlust an Haftfestigkeit wurde von 76,5 % auf 26,1 % reduziert – ein bemerkenswerter Fortschritt für die Langzeitperformance in bewitterten Anwendungen.
Hervorragende Korrosionsschutzleistung
Elektrochemische Impedanzspektroskopie-Messungen zeigten, dass nach 30-tägiger Einlagerung in einer Salzlösung das |Z|0,01Hz von CUM/EP mit 2,45 × 10⁹ Ω·cm² um mehr als zwei Grössenordnungen über dem der reinen Epoxidbeschichtung lag. Diese aussergewöhnliche Langzeitstabilität unterstreicht das Potenzial des Ansatzes für anspruchsvolle maritime und atmosphärische Anwendungen.
Die überragende Langzeitbeständigkeit wird auf mehrere Effekte zurückgeführt: die stabile zweidimensionale Barriere durch MXene, die effiziente UV-Abschwächung und die poröse Struktur mit hoher spezifischer Oberfläche, die reichlich aktive Stellen zur Förderung von Radikalreaktionen freilegt. Diese Merkmale verstärken die Radikalfänger-Aktivität des CeO₂ und bewahren die Integrität der Polymerketten während der Photoalterung.
Insgesamt demonstriert die Studie die Machbarkeit, synergistische Effekte hierarchischer Nanofüllstoff-Architekturen auszunutzen, um gleichzeitig UV-Beständigkeit und Korrosionsschutz zu verbessern. Für die Beschichtungsentwicklung im Bereich Marine-, Offshore- und Bauanwendungen liefert die Arbeit wertvolle Designprinzipien für langlebige Schutzbeschichtungen, die den kombinierten Belastungen aus Sonneneinstrahlung und aggressiven Medien standhalten. Insbesondere im Kontext wachsender Anforderungen an die Lebensdauer von Beschichtungen in Küstenumgebungen bietet der Ansatz vielversprechende Perspektiven.
Quelle: Xia, Y. et al. Free-radical-mediated UV aging suppression and long-term corrosion protection enabled by hierarchical CeO2/U66@MXene-modified epoxy coatings. Prog. Org. Coat. (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110299
