为使材料表面不被腐蚀，人们大多会采用涂覆颜料或油漆的保护方式，但其中生物而环保的解决方案所占比例微乎其微。德国弗劳恩霍夫应用聚合物研究所（IAP）与生产技术和自动化研究所（IPA）合作，弥补了这项空缺。两家机构近日发布消息称，其研究人员成功开发出基于可再生原料马铃薯淀粉、且成本低廉的淀粉酯涂层新材料。
随着气候变化、资源短缺和环境负担加重，可持续生产加工日益受到关注。在德国每年要生产约10万吨用于防腐蚀的涂料，而生物基粘合剂或成膜剂的高昂价格不能完全满足要求。淀粉是一种可再生且价格低廉的原材料，但截止目前，淀粉通常被用于造纸或瓦楞纸板以及粘合剂加工行业，在颜料和油漆的生产中仅被用作添加剂。现在研发人员则将淀粉作为主成分，通过对其改性处理，找到一种可持续、低成本的新加工工艺，开发生产应用前景广泛的新型涂料，尤其是要将其用作室内金属材料的防护涂料，如防火门、计算机外壳、窗框等铝制品上。
作为成膜剂涂料，必须具备以下条件：形成与基材具有良好附着力的粘合膜、与附加层和添加剂相容以及可嵌入颜料和填料。而淀粉本身并不具备这些属性，需要经结构改造才能满足要求。研究人员先将淀粉降解，以便改善其水溶性，增加随后淀粉在水中结合的固体含量以及提升其成膜性；再经酯化过程，制成淀粉酯（酯化淀粉），其可在水中分散，形成封闭膜，且对玻璃和铝表面具有非常好的粘合性；最后将酯化淀粉“交联”，进一步降低涂层对水的敏感性。研究人员还将模拟日夜和季节的温度变化，对这种新涂料进行长期稳定性测试；此外，将其暴露于含电解质的浓缩水中，以测试防水性能和在极端条件下的耐受性。
下一步，研究人员将检测这种改性淀粉在铝、钢和镀锌钢等重要金属基材上的耐腐蚀性和粘合力，以及为进一步优化涂层特性而设计的新“配方”。研究人员称，现有的测试结果令人满意，淀粉酯显示出良好的成膜性和对各种基材非常好的粘合性能，有望成为未来涂料行业基于石油的成膜剂的替代品。
文章来源：科技部
