Chemisch hartende Klebstoffe

Reaktionsklebstoffe (Reaktionsharzklebstoffe) harten durch chemische Reaktion aus. Nach der Art der Hartung, d. h. der dem entstehenden Polymer zugrundeliegenden Aufbau – reaktion, konnen sie in Polymerisationsklebstoffe (z. B. Cyanacrylate, Methylmethacrylate, anaerob hartende Klebstoffe wie z. B. Diacrylsaureester von Diolen, Phenolformaldehyd – harze), Polykondensationsklebstoffe (z. B. Silicone, Polyimide, Epoxidharzklebstoffe) und Polyadditionsklebstoffe (z. B. Polyurethane) unterteilt werden.

In der Praxis gebrauchlicher ist ihre Unterteilung nach dem Mechanismus der Aushartung. Klebstoffe, die nach Mischung mit ihrem Reaktionspartner spontan, d. h. bereits bei Raum – temperatur reagieren, werden kommerziell als Zweikomponenten-Klebstoffe (2-K) ver – trieben, und zwar getrennt als,,Harz“ und als „Harter64. Damit ist ihre Reaktivitat sozusagen mechanisch blockiert. Erst vor dem Auftragen werden sie zum eigentlichen Klebstoff ge – mischt und erharten dann zu festen, hochpolymeren Verbindungen. Zu den wichtigsten Zweikomponenten-Klebstoffen gehoren die Epoxidharze, die ungesattigten Acryl- und Polyesterharze, die Polyurethane sowie die Siliconkautschuke. Sie werden ftir Verklebun – gen von Steinen, Betonen und Metallen verwendet.

Подпись: CN I n C = CH2 COOCH3 2-Cyanoacrylsaure- methylester Подпись: (H20) Chemisch hartende Klebstoffe Подпись: (10-24)

Einkomponenten-Klebstoffe (1-K) liegen bereits vor der Verarbeitung in ihrer endgulti – gen Mischung vor. Ihre Reaktivitat ist allerdings – wenn man so will – chemisch blockiert. Solange nicht die zur Hartung erforderlichen Bedingungen vorliegen, kleben sie nicht. Die Reaktivitat der zweiten Komponente kann entweder durch hohe Temperaturen und/oder durch Verdunsten des Losungsmittels (z. B. Epoxidharze mit latentem, bei hoheren Tempe­raturen aktivierbarem Harter) oder aber durch Anwesenheit von Luftsauerstoff bzw. Lufit – feuchte aktiviert werden. Als Beispiel ftir letzteren Fall soli ein Cyanacrylat-Klebstoff auf Basis des 2-Cyanoacrylsauremethylesters (Gl. 10-24) angeftihrt werden. Initiiert durch Spu – ren von Wasser polymerisiert der Ester zu einem harten, hochmolekularen Polymer (,,Se- kundenkleber<(). Zur Auslosung der Polymerisation reicht im Allgemeinen die in der Luft bzw. auf den zu verklebenden Flachen befindliche Feuchtigkeit.

Die durch radikalische Polymerisation erhartenden Einkomponentenkleber erreichen auch unter Luftabschluss ihre Klebwirkung (anaerob hartende Reaktionsklebstoffe). Als Initi – atoren kommen Peroxide, z. B. Dibenzoylperoxid, zum Einsatz. Die Peroxide zerfallen bei erhohten Temperaturen und leiten die radikalische Polymerisation ein. Ein haufig einge – setzter Grundstoff ftir anaerobe Klebstoffe ist Tetraethylenglycoldimethacrylat, TEGMA. Cyanacrylate werden zum Kleben von Glasem aller Art, als Gewebeklebstoff und ftir Spriihverbande verwendet. Methylmethacrylate finden vor allem im Automobil – und im Schienenfahrzeugbau Verwendung.

Fugendichtstoffe (Dichtstoffe) sind Stoffe, die als spritzbare Massen in Fugen einge – bracht werden und sie abdichten, indem sie an geeigneten Flachen in der Fuge haften. Fu­gendichtstoffe sind als Ein – und Zweikomponenten-Dichtstoffe im Handel. Den groBten Marktanteil besitzen die Silicon-Dichtstoffe, gefolgt von Polysulfid-, Acryl-, Polyurethan – und Butylkautschuk-Dichtstoffen. Auf die Wirkungsweise von Silicon-Dichtstoffen (Sili – conkautschuke) wurde in Кар. 9.2.4 eingegangen.

Die neueste Generation von Verfugungs- und Klebstoffen enthalt sogenannte MS-Poly­mere. MS-Polymere (MS steht fur modified silanes) wurden Anfang der 80er Jahre in Ja­pan entwickelt (Kaneka Corp. Osaka). Seit dieser Zeit werden sie erfolgreich als Rohstoff fur Hochleistungsdicht – und – klebstoffe eingesetzt, seit den 90er Jahren auch auf dem euro – paischen Markt. Am Beginn dieser sich rasant entwickelnden Produktgruppe silanmodifi – zierter Polymere (silan modified polymers, SMP) standen Polymere aus einer Polypropy – lenglycol-Hauptkette mit Dimethoxymethylsilyl-Vemetzungsgruppen (Abb. 10.21). Die Aushartung erfolgt bei Umgebungstemperatur als Folge von Hydrolyse – und Kondensati – onsreaktionen (s. Abb. 9.13). Ausgelost wird der Vemetzungsprozess durch Luftfeuchtig – keit in Gegenwart eines Katalysators. Durch Verseifung der Methoxygruppen mit Wasser entstehen Silanole und Alkohol (hier: Methanol) wird frei. Inzwischen setzt man Silane mit Ethoxygruppen ein, so dass ungiftiges Ethanol entsteht. Die Silanole vemetzen durch Kon – densation zum Silicongeriist.

Подпись: CH3 Abbildung 10.21 Struktur eines silanmodifizierten Polymers (MS-Polymer): Polypropylenglycol-Hauptkette mit Dimethoxymethylsilyl-Vernetzungsgruppen

Das gebildete dreidimensional verzweigte Netzwerk kann entweder als Polyether verstan – den werden, wobei die Polyethereinheiten durch Siloxanbrucken verbunden sind – oder als Siliconketten, die durch Polyetherbrucken verknupft sind.

MS-Polymere sind besonders umweltfreundliche Produkte. Im Gegensatz zu Polyurethan – Dichtstoffen, die immer einen geringen Anteil an freiem, in hoheren Konzentrationen ge- sundheitsschadigendem Isocyanat aufweisen, enthalten die MS-Polymere weder Isocyanate noch Oxime oder Losungsmittel. Die Mehrzahl der am Markt erhaltlichen Dicht – und Kleb­stoffe dieser Substanzklasse sind Einkomponentensysteme, mit der Luftfeuchtigkeit als zweiter Komponente.

Der besondere strukturelle Aufbau von MS-Polymeren und ihr Aushartungsmechanismus bieten dem Anwender eine Reihe gunstiger Verarbeitungseigenschaften. Es kommt im Ge­gensatz zu Polyurethan-Dichtstoffen zu keiner Blasenbildung und die MS-Polymere sind selbst bei tiefen Temperaturen (bis ca. 0°C!) gut ausspritzbar.

Die Netzstruktur des ausgeharteten MS-Polymers verleiht dem Dichtstoff

• eine ausgezeichnete UV-Stabilitat

Die Bindungsenergie der Si-O-Bindung im MS-Polymer ist mit 444 kJ/mol deutlich ho – her als die der leichter spaltbaren und daher weniger UV-bestandigen C-N-Bindung (305 kJ/mol) der Polyurethan-Dichtstoffe. Die Polyetherketten, die das Ruckgrat der MS-Po­lymere bilden, enthalten C-H – und C-O-Bindungen. Um vor allem die C-O-Bindung vor UV-Licht und Bindungsbruch zu schiitzen, werden UV-Absorber zugesetzt.

• eine sehr gute Haftung auf unterschiedlichsten Baumaterialien

MS-Dichtstoffe haften sehr gut auf Metallen wie Al, Messing, Stahl und Sn, auf Mortel, Schiefer, Granit oder Keramikfliesen, auf den meisten Kunststoffen (nicht auf PE und PP!) sowie auf verschiedenen Holzarten.

• stabile mechanische, insbesondere elastische Eigenschaften liber die gesamte Lebens – dauer.