Wetenschap - 19 januari 2016

Verven met mosseltechniek

tekst:
Roelof Kleis

Een verf op waterbasis die wél goed vloeit? Het zou zo maar kunnen, toont Wageningse chemieonderzoek aan. Met dank aan de mossel.

foto: Rijkswaterstaat

Professionele schilders gebruiken verf op waterbasis. Noodgedwongen, want verf op basis van vluchtige oplosmiddelen is te ongezond. Maar prettig verven is anders. Watergedragen verf vloeit lang niet zo lekker als alkydverf, zoals elke doe-het-zelver je kan vertellen. Bedrijven als Akzo Nobel zijn daarom al tijden op zoek naar ‘waterverf’ die wel goed vloeit. ‘Maar ze hebben geen idee hoe’, zegt polymeerchemicus Marleen Kamperman.

Akzo Nobel had er dus wel oren naar om een fraai stukje fundamenteel onderzoek te financieren van Kampermans pupil, promovendus Juan Yang. Uitgangspunt voor haar onderzoek is de mossel. Dat diertje hecht zich in water krachtig vast aan oppervlakken. Stevig genoeg om fikse golven te weerstaan. Dat doet de mossel met draadjes eiwitpolymeer. Die draadjes worden in vloeibare en waterige vorm afgescheiden uit de voet.

Eenmaal blootgesteld aan het buitenmilieu treedt een reactie op waardoor de draadjes uitharden, sterk en taai worden. Dat trucje van de mossel staat model voor wat een wateroplosbare verf zou moeten doen, legt Kamperman uit. ‘Deeltjes die als eiwit in oplossing blijven en hard worden aan de lucht. Dat is precies wat je wilt bij zo’n verf.’

mosselproefschrift.jpg

De chemie waar het om draait is dus afgekeken van de mossel: de polymerisatie van catechol met een eiwit-amine. Het resulterende polymeer is in feite een lange ketting waar het catechol als bedeltjes aan hangt. Dit catechol-amine polymeer is wateroplosbaar in zuur milieu en hardt uit aan de lucht. Dat uitharden berust op een snelle onderlinge oxydatie van de catechol-zijgroepen van verschillende ketens. Het ontstane netwerk maakt dat er een dun filmpje ontstaat.

Het uitharden wordt in gang gezet door de zuurgraad van de oplossing te verlagen. Dat is meteen ook één van de problemen die nog te overwinnen zijn om tot een praktisch toepasbare verf te komen, legt Kamperman uit. ‘De verfsystemen van Akzo Nobel zijn juist gebaseerd op het verhogen van de zuurgraad als de verf wordt opgebracht. Zij schrikken terug voor een systeem waarbij de uitharding plaatsvindt in basisch milieu. Je moet dan alle onderdelen van de verf, de pigmenten bijvoorbeeld, zo aanpassen dat ze ook stabiel zijn in onze route.’

Daarnaast zijn er nog wel een paar vragen te beantwoorden. Hoe, bijvoorbeeld, vloeit de verf? ‘Wij hebben een wateroplosbaar systeem ontwikkeld’, zegt Kamperman, ‘maar we hebben nog niet goed onderzocht hoe dit systeem vloeit. De polymeren die wij gemaakt hebben zijn bovendien nog veel te lang, wat nadelig is voor de oplosbaarheid. Dat proces moeten we nog goed leren sturen.’ Er is dus nog wel wat werk te verzetten voordat de eerste mosselverf in de winkels ligt. Kamperman hoopt dat Akzo Nobel met haar groep verder wil op die weg.

Lees ook: