Bautechnisch wichtige Polyaddukte

Polyurethane, PUR. Setzt man aliphatische Diisocyanate, z. B. 1,6-Hexandiisocyanat, und Diole wie Ethylenglycol (Gl. 10-20) oder 1,4-Butandiol ein, erhalt man uberwiegend line – are Polyurethane. Sie besitzen ahnliche Eigenschaften wie die Polyamide. Durch Zusatz von Fullstoffen wie RuB oder Metalloxide (А120з, Ti02) konnen ihre Gebrauchseigen – schaften verbessert werden. Vernetzte Polyurethane entstehen durch Polyaddition von Di – und Triisocyanaten (Gemische!) an hohermolekulare Alkohole bzw. verzweigte Polyester. Ihre Eigenschaften sind je nach Vemetzungsgrad liber einen weiten Bereich variierbar. Sie fallen als harte, sprode Feststoffe oder als Elastomere (Polyurethanelastomere) an.

PUR-Harze haften gut auf unterschiedlichen Untergrundmaterialien, altem nur geringfugig und werden von verdunnte Sauren und Laugen, Kohlenwasserstoffen sowie Olen und Fet – ten kaum angegriffen. Konz. Laugen und Sauren losen die Harze an. Entsprechend breit gefachert wie das Eigenschaftsspektrum ist auch das Verwendungsgebiet der Polyurethane. Verwendung: Fugenfullstoff, Abdichtungen, Lackbindemittel, Klebstoffe, GieBharze, Spachtelmassen.

Polyurethanschaumstoffe lassen sich in PUR-Weich- und PUR-Hartschaumstoffe unter – teilen. Sie wurden in der Vergangenheit ausnahmslos durch FCKW (bes. CC13F, R 11) ge – schaumt. Die Suche nach Altemativen machte schnell deutlich, dass es ein halogenfreies Treibmittel, das alle giinstigen Eigenschaften der FCKW in sich vereint, nicht geben kann. So wurden je nach Schaumstofftyp anwendungsspezifische Ersatzlosungen entwickelt (s. a. PS-Hartschaum). Ein alternatives Treibmittel fur die Weichschaume zu finden, war nicht schwierig. Fuhrt man namlich die Polyaddition in wassriger Losung durch, kommt es unter Abspaltung von C02 zur Bildung von Diaminen (Gl. 10-21), die als Vemetzerkomponente
wirken. Das freigesetzte Kohlendioxid besitzt blahende und schaumbildende Eigenschaften (chemische Schaummethode).

0=C=N-(CH2)n-N=C=0 + 2 H20 ——- ► H2N-(CH2)n-NH2 + 2 C02 T (10-21)

Flir die Produktion der iiberwiegend als Warmedammstoffe eingesetzten PUR-Hart – schaume ist heute vor allem Cyclopentan das Treibmittel der Wahl (BASF). Cyclopentan kommt hinsichtlich Siedepunkt und Warmeleitfahigkeit den Anforderungen an ein FCKW- Ersatztreibmittel am nachsten. Klar ist, dass die zuktinftige Entwicklung zu den C02- Schaumen gehen wird. Wo mit C02 als Treibmittel die erforderlichen Schaumstoffeigen – schaften nicht erreicht werden, kommen Kohlenwasserstoffe zum Einsatz. Nur in den we – nigen Ausnahmefallen, wo die Verwendung unbrennbarer Treibmittel unabdingbar ist, wird man sich weiterhin auf die teuren, teilfluorierten Kohlenwasserstoffe (H-FKW) stutzen miissen.

Epoxidharze, EP, sind hartbare, industriell hergestellte organische Verbindungen, deren Reaktivitat auf den im Molekul befindlichen Epoxidgruppierungen beruht. Epoxide enthal – ten den Sauerstoff in einer cyclischen, aus drei Atomen bestehenden Etherstruktur, bei der ein Sauerstoffatom an zwei direkt miteinander verknlipfte C-Atome gebunden ist.

-CH – CH-

/ Epoxidgruppe

О

Die Grundharze entstehen durch Umsetzung von Epichlorhydrin (exakt: l-Chlor-2,3-epo – xipropan) mit Diolen, zumeist aromatischen Dihydroxyverbindungen (Phenole), unter Zu- satz von Alkalilauge. Als phenolische Komponente verwendet man hauptsachlich das be – reits von den Polycarbonaten bekannte Bisphenol A (Dian, Abb. 10.18). Aufgrund der end – standigen Epoxidgruppen sind die Grundharze (Abb. 10.19a) in der Lage, mit aminogrup – penhaltigen Hartem zu reagieren (Abb. 10.19b). Zur Herabsetzung der Viskositat und Ver – besserung der GieBbarkeit konnen den Epoxiden Reaktiwerdiinner zugesetzt werden, z. B. Glycidether aliphatischer und aromatischer Alkohole, Glycidester hoherer Carbonsauren.

Durch Polyaddition der Harterkomponenten an die Epoxid(grund)harze bilden sich ver – netzte Makromolekule, wobei ein barter Duroplast entsteht. Als Harter werden vor allem Di – und Polyamine mit reaktionsfahigen Aminogruppen verwendet. Ein heute haufig einge – setztes cycloaliphatisches Amin ist das Isophorondiamin (IPD). Die raumliche Vemetzung des EP-Grundharzes erfolgt liber reaktive H-Atome des Amins, so dass im ausgeharteten Epoxidharz Iiberwiegend tertiare Amine vorliegen (Abb. 10.19b). Die HeiBhartung der Grundharze erfolgt bei Temperaturen zwischen 100…150°C mit sauren Hartem (z. B. Di – carbonsaureanhydride). Dabei werden Harze mit einer hoheren Warmebestandigkeit und giinstigeren elektrischen Eigenschaften erhalten.

Die spezifischen physikalisch-chemischen Eigenschaften der Epoxide hangen weitgehend von den verwendeten Ausgangs – und Fiillstoffen ab. Die ausgeharteten EP-Harze sind rela – tiv hart und abriebfest, chemisch sehr bestandig und haften gut auf den verschiedensten Untergrundmaterialien.

Breite Anwendung finden heute in der Baupraxis die Epoxidharzemulsionen (wassrige 2- Komponenten-EP-Systeme). Die Besonderheit dieser Emulsionen, die wie die konventio – nellen EP-Systeme auf der Umsetzung von EP-Harz mit reaktiven Polyaminen beruhen,
besteht darin, dass mindestens eine Komponente wasserverdiinnbar sein muss. Zur Bildung eines kolloiddispersen Systems werden entweder Dispergiermittel eingesetzt oder in die polymere Struktur des Harzes hydrophile Gruppen eingebaut (in der Paxis setzt man tiber – wiegend Dispergiermittel ein!). Als Harter kommen wasserverdiinnbare Polyaminoamide oder hydrophil modifizierte Epoxid-Amin-Addukte zum Einsatz.

Der ungeschutzte Einsatz von Epoxiden (Epoxidharze, Reaktiwerdtinner, Harter und ggf. Losungsmittel) kann neben Reizungen der Augen zu allergischen Kontaktekzemen fuhren (Handschuhe!).

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Verwendung: Lack – und GieBharze, Injektionsharz fur Abdichtungen, Klebstoffe (Zwei – komponenten-Kleber), Bindemittel zur Beschichtung oder zur Herstellung von Kunstharz – mortel und Kunstharzbeton (Кар. 10.4.6).

•-O-CH,-CH—CH, + H-N-H + CH2—CH —CH,—о— ••• л/ , I, /

Подпись: b)О / R V о

——– O – CH2-CH-^CH2- N – CH2^CH-CH2-0- • • •

OH 4 ^ R y OH

tertiares Amin

Abbildung 10.19 a) Struktur eines Epoxid-Grundharzes; b) Reaktion der endstandigen Epoxidgruppen eines Grundharzes mit dem Harter (z. B. Amin R-NH2).