Formaldehydkondensationsprodukte

Подпись: CH2 H2C Abbildung 10.16 Phenol-Formaldehyd-Harze: a) Bildung des Vorkondensats durch inter- molekulare H20-Abspaltung; b) Ausschnitt aus der vernetzten Struktur.

• Phenol-Formaldehyd-Harze, PF (Phenolharze, Phenoplaste) entstehen durch Einwir – kung von Formaldehyd auf Phenol im basischen bis schwach sauren Milieu. Die Substitu­tion der H-Atome des Phenols kann in ortho – und in para-Stellung erfolgen. Durch inter – molekulare Wasserabspaltung (Abb. 10.16a) entstehen zunachst lineare und verzweigte Makromolekiile (Vorkondensate). Sie besitzen einen niedrigen Polymerisationsgrad, die Polykondensation ist noch nicht abgeschlossen. Bei den Vorkondensaten handelt es sich um zahfliissige bis feste, pulverformige thermoplastische Massen, die in der Regel mit Fiillstof- fen (Mineral – und Gesteinsmehle, Holzmehl, Textilfasem, Glasfasem u. a.) versetzt und anschliefiend mit Hilfe von Vemetzungsmitteln (Hartem) unter Druck oder durch Hitze – einwirkung verpresst werden. Die Fullstoffe sollen die Kosten flir den Kunststoff senken und seine mechanischen Eigenschaften verbessem.

Die bei der alkalischen Kondensation anfallenden loslichen thermoplastischen Vorprodukte bzw. Vorkondensate werden Resole (A-Harze) genannt. Sie gehen durch weitere Konden­sation beim Erhitzen auf 150°C in Resitole (B-Harze) liber, die kaum noch loslich und nur in der Hitze thermoplastisch sind. Durch Zugabe einer Saure als Harter werden die Resitole bei Normaltemperatur in unlosliche, schwer schmelzbare Formen Uberfuhrt (Resite). Resite sind durch eine raumliche Vemetzung der Molekiilketten (Abb. 10.16b) gekennzeichnet. Bei der sauren Kondensation reagieren Phenol und Formaldehyd zu halbflussigen, weitge-
hend loslichen Produkten (Novolake). Sie konnen durch Zusatz von Hexamethylentetramin ausgehartet werden.

Ein Phenol-Formaldehyd-Harz war der erste und lange Zeit einer der wichtigsten syntheti – schen Kunststoffe, der unter dem Namen seines Erfmders L. H Baekeland als Bakelit be – kannt geworden ist.

Die geruch – und geschmacklosen Phenol-Formaldehyd-Harze besitzen den Nachteil, dass sie im Laufe der Zeit nachdunkeln. Deshalb werden sie vor der Weiterverarbeitung meist dunkelbraun oder schwarz eingefarbt. Die Harze sind widerstandfahig gegeniiber Wasser und Chemikalien (auch organischen Losungsmitteln!) und besitzen etwa die Harte des Kup – fers. Verwendung: Wegen ihrer niedrigen elektrischen und Warmeleitfahigkeit werden sie zur Herstellung von Isolatoren, Schaltem, Steckdosen usw. verarbeitet. Dariiber hinaus finden sie Verwendung in Schichtpressstoffen, Holzspan – bzw. Holzfaserplatten. Die durch Zusatz von Sauren kalt hartenden Resole sind Bestandteil einiger Kleb – und Schaumstoffe.

• Harnstoff-Formaldehyd-Harze, UF (Hamstoffharze, Carbamidharze) gehoren zur Gruppe der Aminoplaste. Aminoplaste sind Kunststoffe, die durch Einwirkung von Alde – hyden (meist Formaldehyd) auf Amine hergestellt werden konnen. Das Kurzzeichen UF leitet sich von f/rea (griech-lat. Hamstoff) und Formaldehyd ab. Bei der Umsetzung von Harnstojf H2N-CO-NH2 und Formaldehyd H-CHO entstehen unter entsprechenden Reakti – onsbedingungen zunachst kettenformige Molekule (Abb. 10.17a) als Vorkondensate. Sie werden ahnlich wie die Phenolharze durch Erhitzen unter Druck vemetzt. Abb. 10.17b zeigt einen Ausschnitt aus der vemetzten Struktur eines Hamstoff-Formaldehyd-Harzes.

… + H-N-CO-N-H + CH2 + H-N-CO-N-H + •••

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Abbildung 10.17 Harnstoff-Formaldehyd-Harze: a) Bildung des Vorkondensats unter H20-Abspaltung; b) Ausschnitt aus der vemetzten Struktur.

Hamstoffharze werden in der Regel mit Fullstoffen wie Holzmehl, Cellulose oder Textilfa – sem zu weiBen Pressmassen verarbeitet, die sich durch Lichtechtheit sowie Geschmacks und Geruchlosigkeit auszeichnen. Allerdings sind sie hitze – und feuchtigkeitsempfindlich. Ihre Widerstandsfahigkeit gegeniiber Chemikalien entspricht der der Phenolharze. Proble – matisch ist die nachtragliche Abspaltung von Formaldehyd aus den Fertigprodukten. Die Emission von Formaldehyd aus Mobeln und Spanplatten fflhrt zu einer teilweise betrachtli – chen Belastung der Innenraumluft (s. Кар. 12).

Verwendung: Bindemittel fur Pressmassen (Sanitarbereich, Elektroinstallation), Bindemittel fur Holzwerkstoffe, nichtelastische Schaumstoffe (Warmedammung). Die Kondensation
von Hamstoff und Formaldehyd in Gegenwart von Alkoholen (z. B. Butanol) ftihrt zu hochwertigen Lackharzen, die als losungsmittelbestandige, nicht vergilbende Einbrennlacke Anwendung finden.

• Melamin-Formaldehyd-Harze, MF (Melaminharze) entstehen durch Polykondensa – tion von Melamin (2,4,6-Triamino-l,3,5-triazin) mit Formaldehyd. Wie die Hamstoffharze gehoren auch die Melaminharze zu den Aminoplasten. Aufgrund der drei freien Ami- nogruppen kann das Melamin bis zu sechs Formaldehydmolekule anlagem.

h2Nc/n^-c/NH2

11 I Melamin

N-c^N

I

nh2

Die Vorkondensate fallen als feinpulvrige, wasserlosliche Harze an. Sie vemetzen beim Erhitzen auf 120…165°C zu unloslichen, schwer schmelzbaren Produkten von guter Licht – bestandigkeit. Melaminharze sind glasklar, gut anfarbbar und ubertreffen die Hamstoff­harze in Bezug auf Wasser – und Temperaturbestandigkeit deutlich. Sie sind geruchsfrei und physiologisch unbedenklich.

Verwendung: Mit Fiillstoffen wie Gesteinsmehl, Holzmehl, Cellulose oder Textilfasem versetzt, werden die Melaminharze zu Pressmassen verarbeitet, die in der Elektroindustrie, Mobelindustrie (Deko-Platten, Deckfiimiere), Rundfunk – und Femsehtechnik Verwendung finden. Daruber hinaus werden sie als Rohstoffe fur Lacke und Leime eingesetzt.