Biogebaseerde watergedragen poly(vanilline-butylacrylaat)/MXene coatings voor leer: warmtevasthoudend, antibacterieel

Een studie gepubliceerd in het tijdschrift van Engineering onthult een opmerkelijke ontwikkeling op het gebied van groene coatingmaterialen voor leer. Onderzoekers hebben met succes een oplosmiddelvrij, biogebaseerd antibacterieel middel en een aromatisch monomeer gesynthetiseerd, genaamd gemethacryleerde vanilline (MV). Deze innovatieve verbinding verleent niet alleen antibacteriële eigenschappen aan leercoatings, maar dient ook als een milieuvriendelijk alternatief voor het op aardolie gebaseerde kankerverwekkende styreen (St).

In dit onderzoeksartikel, getiteld “Bio-based Waterborne Poly(Vanilline-Butyl Acrylate)/MXene Coatings for Leather with Desired Warmth Retention and Antibacterial Properties”, beschrijft het team van wetenschappers de synthese van watergedragen bio-based P(MV-BA) mini-emulsie door copolymerisatie van MV met butylacrylaat (BA). De mini-emulsiepolymerisatiemethode maakt de productie mogelijk van een groen coatingmateriaal dat vrij is van schadelijke oplosmiddelen.

Om de prestaties van de P(MV-BA)-mini-emulsie te verbeteren, introduceerden de onderzoekers MXene-nanosheets in de formulering. MXeen, bekend om zijn uitzonderlijke fotothermische conversiemogelijkheden en antibacteriële eigenschappen, werd met behulp van ultrasone technieken in de P(MV-BA)-mini-emulsie gedispergeerd.

De migratie van MXene-nanosheets naar het oppervlak van de leercoatings tijdens het stollingsproces, mogelijk gemaakt door ultrasone trillingen en de amfifiliciteit van MXene, maximaliseert de blootstelling aan licht en bacteriën. Dit resulteert in een aanzienlijke antibacteriële werkzaamheid en een opmerkelijke stijging van de oppervlaktetemperatuur.

De studie toonde aan dat wanneer de dosering van MXene nanosheets 1,4 gew.% was, de oppervlaktetemperatuur van het leer gecoat met P(MV–BA)/MXene nanocomposiet mini-emulsie toenam met ongeveer 15 °C in winterse buitenomstandigheden.

Bovendien bereikte de antibacteriële snelheid tegen Escherichia coli en Staphylococcus aureus bijna 100% onder gesimuleerde zonlichtbehandeling gedurende 30 minuten. Bovendien verbeterde de introductie van MXene nanosheets de luchtdoorlaatbaarheid, waterdampdoorlaatbaarheid en thermische stabiliteit van de coatings.

Dit onderzoek biedt niet alleen een nieuwe en duurzame benadering voor de ontwikkeling van biogebaseerde nanocomposietcoatings voor leer, maar biedt ook het potentieel voor koolstofvrije verwarming op basis van zonlicht in de winter. Door de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen en de uitstoot van broeikasgassen te minimaliseren, sluit deze technologie aan bij het wereldwijde doel om klimaatverandering tegen te gaan. Bovendien zorgen de verbeterde antibacteriële eigenschappen van de coatings voor een betere bescherming tegen schadelijke bacteriën, virussen en andere micro-organismen.

De bevindingen van het team openen nieuwe wegen voor de productie van milieuvriendelijke coatingmaterialen, niet alleen voor leer maar ook voor papier, architecturale coatings en diverse andere industrieën. Het biobased P(MV–BA)/MXene nanocomposiet coatingmateriaal vertoont superieur draagcomfort en hygiënische prestaties, waardoor het een ideaal groen alternatief is voor op petroleum gebaseerde coatingmaterialen zoals P(St–BA).

Deze studie levert een belangrijke bijdrage aan de groene en duurzame ontwikkeling van coatingmaterialen, en heeft een revolutie teweeggebracht in de manier waarop we de productie van leer en andere gecoate producten benaderen.