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Superhydrophobe Brandschutzbeschichtung für Stahl
Chinesische Forschende haben eine keramisierende, intumeszierende Brandschutzbeschichtung mit superhydropher Oberfläche entwickelt. Das zweistufige Verfahren eignet sich für Stahlkonstruktionen und Polyurethan-Hartschaum.
Intumeszierende Brandschutzbeschichtungen (IFC) sind aufgrund ihrer einfachen Applikation und hohen Flammschutzeffizienz weit verbreitet. Herkömmliche IFC weisen jedoch Schwächen auf: Die Kohleschicht besitzt eine geringe Festigkeit und hygroskopische Bestandteile machen die Beschichtungen feuchtigkeitsempfindlich. Ein chinesisches Forschungsteam hat nun ein zweistufiges Verfahren entwickelt, das beide Probleme adressiert und eine Beschichtung mit kombiniertem Feuer- und Wasserschutz ermöglicht.
Im ersten Schritt wurde ein niedrigschmelzendes Glaspulver (LMGP) als keramikbildender Füllstoff in die IFC-Formulierung eingearbeitet. Dadurch entstand eine keramisierende intumeszierende Beschichtung (C-IFC) mit deutlich höherer Festigkeit der Kohleschicht. Im zweiten Schritt wurde TiO₂ mit 1H,1H,2H,2H-Perfluordecyltriethoxysilan (PFDTS) oberflächenmodifiziert und als superhydrophobes Pulver auf die vorgehärtete C-IFC-Schicht aufgesprüht.
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Herausragende Hydrophobie und Selbstreinigung
Die resultierende C20-IFC/PFDTS@TiO₂-Beschichtung zeigte außergewöhnliche hydrophobe Eigenschaften. Der Wasserkontaktwinkel betrug 157,5 ± 0,7° und der Abrollwinkel lediglich 4 ± 0,3°. Diese superhydrophobe Oberfläche verleiht der Beschichtung eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit sowie Selbstreinigungs- und Antifouling-Eigenschaften – ein wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen intumeszierenden Beschichtungen.
Die hydrophobe Oberflächenmodifikation schützt die darunterliegende Brandschutzschicht vor Feuchtigkeit und verlängert damit potenziell die Lebensdauer der gesamten Beschichtung unter realen Einsatzbedingungen.
Vielseitiger Brandschutz für Stahl und PU-Schaum
Die Beschichtung demonstrierte hervorragende Flammschutz- und Wärmedämmungseigenschaften auf zwei unterschiedlichen Substraten: Stahlkonstruktionen und Polyurethan-Hartschaum (RPU). In mehreren Brandszenarien bewies die Beschichtung ihre Leistungsfähigkeit. Die durch das Glaspulver verstärkte Kohleschicht bietet dabei eine deutlich höhere mechanische Stabilität als bei konventionellen IFC-Systemen.
Die Studie liefert einen universellen Ansatz für die Entwicklung leistungsfähiger und langlebiger Brandschutzbeschichtungen, die Feuer- und Wasserbeständigkeit mit Selbstreinigungsfunktion vereinen. Insbesondere für den Einsatz an Stahlkonstruktionen im Freien und in feuchten Umgebungen könnte dieses Konzept von praktischer Relevanz sein.
Quelle: Tang, D. et al. A two-step method to construct a superhydrophobic, ceramicizable intumescent fire-retardant coating suitable for steel and RPU. Prog. Org. Coat. 109951 (2026).
