Chemie, Eigenschaften und Anwendungen

Transkript

1 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Lackharze Chemie, Eigenschaften und Anwendungen Herausgegeben von Dr. Dieter Stoye und Dr. Werner Freitag Mit 47 Bildern und 48 Tabellen Die Autoren: G. Beuschel, J. Bieleman, Dr. P. Denkinger, Dr. W. Freitag, Dr. H. Gempeler, Dr. G. Hörn, Dr. A. Kruse, Prof. Dr. F. Lohse, Dr. C. Machate, M. Müller, Dr. B. Neffgen, Dr. J. Ott, Dr. W. Scherzer, W. Schneider, A. Sickert, Dr. D. Stoye, W. Wieczorrek Carl Hanser Verlag München Wien

2 1 Einführung l Allgemeine Literatur zu Polymeren und Lackharzen 2 2 Basisreaktionen, Verzweigung, Vernetzung, Gelierung 4 2. l Polykondensation Theorie der Polykondensation Umsatz und Polymerisationsgrad Gleichgewichtsverhältnisse Verzweigende Polykondensation Kritischer a-wert Polyaddition Radikalische Polymerisation Theorie der Polymerisation Zerfall von Initiatormolekülen und Bildung von Initiatorradikalen Startreaktion Wachstumsreaktion Kettenabbruchreaktion Kinetik der Polymerisation Copolymerisation Kinetik der Copolymerisation Ionische Polymerisation 20 Literatur zu Kapitel Basiseigenschaften Die Struktur der Polymerketten Stereochemie der Polymerkette Verknüpfung der Monomereinheiten Taktizität der Polymeren Molmasse der Harze Kristallinität und Glastemperatur Löslichkeit und Viskosität Polarität und Raumerfüllung durch Substituenten Polymerverträglichkeit Löslichkeitsparameter 30 Literatur zu Kapitel Verarbeitungszustände Filmbildung aus Lösung Polymerlösungen in organischen Lösemitteln Polymerlösungen in reaktiven Lösemitteln Polymerlösungen in Wasser Filmbildung aus Dispersionen 35

3 IX Wäßrige Dispersionen Organische Dispersionen Filmbildung aus Pulvern 38 Literatur zu Kapitel Anwendungsprinzipien Verarbeitungsverfahren im Überblick Verarbeitung von Zweikomponentenlacken Verarbeitung von Pulverlacken Lacktrocknung und-härtung 43 Literatur zu Kapitel Polykondensate Polyesterharze Gesättigte Polyesterharze Einführung Struktur der gesättigten Polyester Funktionalität und Reaktivität Rohstoffe Herstellung Eigenschaften der Beschichtungen Applikationsformen Anwendungen Literatur zu Abschnitt Alkydharze Klassifizierung Ausgangskomponenten und ihr Einfluß auf die Alkydharzeigenschaften Carbonsäuren Polyalkohole Öle Harzherstellung Funktionalität der Alkydharze Eigenschaften und Anwendung der Alkydharze Alkydharzmodifikationen Styrolmodifizierte Alkydharze Modifizierung mit anderen Vinylverbindungen Siliconmodifizierte Alkydharze Thixotrope Alkydharze Urethan-Alkydharze Metallverstärkte Alkydharze Weitere Alkydharzmodifizierungen Alkydharze mit stark verzweigten Carbonsäuren Wasserverdünnbare Alkydharze Alkydharze für High-Solids-Lacke 79 Literatur zu Abschnitt Ungesättigte Polyesterharze Allgemein Eigenschaften Einsatzgebiete 82

4 X Aufbau und Syntheseprinzip Dicarbon säuren Diole Einwertige Alkohole UP-Harzzubereitungen Lieferformen in Reaktivverdünnern Lieferformen in inerten Lösemitteln Hundertprozentige Bindemittel und wasserverdünnbare Lieferform Vernetzungsmechanismen bei UP-Harzen Initiatorsysteme für die radikalische Polymerisation Inhibierung durch Luftsauerstoff Styrolhaltige UP-Systeme Styrol-und monomerfreie Systeme Modifizierung von UP-Harzen Produktion der UP-Harze Härtung von UP-Systemen Konventionelle Härtung Strahlungshärtung Verarbeitungsverfahren Weitere Lackkompononenten Untergründe Toxikologie 98 Literatur zu Abschnitt Polycarbonate 103 Literatur zu Abschnitt Amido- und Aminoharze Einleitung Harnstoffharze Chemie der UF-Harze Nichtplastifizierte Harnstoffharze Plastifizierte Harnstoffharze Triazinharze Chemie der MF-Harze Analyse der MF-Harze Eigenschaften der MF-Harze Andere Triazinharze Cyanamidharze Sulfonamidharze 124 Literatur zu Abschnitt Phenolharze Geschichtliches Allgemeines Rohstoffe Phenole Formaldehyd Hexamethylentetramin (Hexa) Andere Aldehyde und Ketone Chemie der Phenol-Formaldehyd-Harze Reaktivität und Funktionalität Methylolierung 134

5 XI Kondensation Methylen-und Dimethylenether-Brücken Stickstoffhaltige Brückenbindungen Chinonmethide Struktur und Härtung der Phenolharze Saure Kondensation Alkalische Kondensation Kondensation mit Ammoniak Resolether-Bildung Phenoletherharze Bifunktionelle Resole Härtung von Phenolharzen Resole Bildung und Herstellung Typen Wasserlösliche Resole Alkohollösliche Resole Kalthärtende Resole Veretherte Resole Plastifizierte Resole Härtung der Resole Novolake Bildung und Herstellung Epoxi-Novolake Modifizierte Phenolharze Harzsäure-modifizierte Phenolharze Polymer-modifizierte Phenolharze Allgemeines Epoxy-Phenolharze Phenolharz-Polyvinylacetal Andere Phenolharz-Polymer-Kombinationen Alkylphenolharze Alkylphenolharz-Dispersionen Phenolesterharze Phenoletherharze Sonstige Phenolharze Phenoladdukte Terpenphenolharze Phenol-Acetylen-Harze Phenol-Acetaldehydharze Phenol-Furfurolharze Furanharze 161 Literatur zu Abschnitt Keton-und Aldehydharze Harze von aliphatischen Ketonen Methylethylketon-Formaldehydharze Aceton-Formaldehydharze Cyclohexanonharze Cyclohexanon-Formaldehydharze Harze von aliphatisch-aromatischen Ketonen Acetophenon-Formaldehyd-Harze Modifizierte Acetophenon-Harze 172

6 XII Harze von Aldehyden Isobutyraldehyd-Formaldehyd-Harnstoff-Harze Harze von Benzolkohlenwasserstoffen und Formaldehyd 175 Literatur zu Abschnitt Polyamide Allgemeine Grundlagen Anwendung von hochmolekularen Polyamiden Polyamide auf Basis dimerer Fettsäure Anwendungen von Fettsäurepolyamiden 181 Literatur zu Abschnitt Polyaddukte Polyisocyanatharze Einführung Grundreaktionen der Isocyanate Katalyse der Isocyanat-Reaktionen Basisisocyanate für PUR-Beschichtungensstoffe Aromatische Diisocyanate Aliphatische Dissocyanate Polyurethanharze Polyisocyanate Prepolymere Blockierte Polyisocyanate Mikroverkapselte Polyisocyanate Nichtreaktive Polyurethan-Elastomere Urethanöle/Urethanalkyde Polyurethan-Dispersionen Polyurethan-Verdickungsmittel Coreaktanten Polyole Polyoldispersionen Amine, blockierte Amine" Polyurethanlack-Systeme Lösemittelhaltige Zweikomponenten-Reaktionslacke Zusammensetzung High solids-lacke Verarbeitung Trocknung und Härtung Eigenschaften der Lackierung Filmmechanik Chemische Beständigkeiten Licht-und Wetterbeständigkeit Anwendungen 216 Lösemittelhaltige Einkomponenten-Reaktionslacke 219 Lösemittelhaltige, nichtreaktive Einkomponentenlacke Polyurethan-Wasserlack Physikalisch trocknende lk-lacke Dispersionen für den Einbrennbereich K-PUR-Wasserlacke 223 Lösemittelfreie Polyurethan-Beschichtungen Lösemittelfreie 2K-PUR-Beschichtungen

7 XIII Lösemittelfreie lk-pur-beschichtungen Polyurethan-Pulverlacke Arbeitssicherheit 228 Literatur zu Abschnitt Epoxidharze Einleitung Historisches Chemie der Epoxidverbindungen Überblick Direkte Methoden zur Herstellung von Epoxidharzen Mit Persäuren Mit Wasserstoffperoxid Mit Sauerstoff, katalytisch Über Halogenhydrine Indirekte Methoden zur Herstellung von Epoxidharzen Synthesen über Chlorhydrine Addition von H-aktiven Verbindungen an Expoxidverbindungen Reaktionen von Epoxidverbindungen Allgemeines Addition von Carbonsäuren und cyclischen Carbonsäureanhydriden Addition von Phenolen, Mercaptanen und Aminen Vernetzung mit Dicyandiamid Vernetzung durch Polymerisation Netzwerkstrukturen Technisch wichtige Epoxidverbindungen Härtungsmittel Allgemeines Polyamine Allgemeines Gruppen der Polyamine Vergleich der verschiedenen Polyamin-Härter Einsatzgebiete Mercaptane '.4 Isocyanate Anhydride Carbonsäuren Polyphenole Aminoharze Phenolharze Katalytisch härtende Verbindungen Die wichtigsten Epoxidharz/Härter-Kombinationen und ihre Anwendungen Epoxidharze als Bausteine zur Herstellung anderer Bindemittelsysteme Epoxidharz-Monofettsäure-Umsetzungsprodukte Epoxidharz-Polycarbonsäure-Umsetzungsprodukte Epoxidharz-Acrylsäure-Umsetzungsprodukt Epoxidharz-Methacrylsäure-Umsetzungsprodukte Applikationsarten Härtung bei Raumtemperatur Lösemittelfreie Beschichtungen 266

8 XIV Lösemittelhaltige Beschichtungen Wasserverdünnbare Beschichtungen Epoxidester, lufttrocknend Härtung bei erhöhter Temperatur Lösemittelhaltige Lacke Pulverlacke Strahlenhärtung Übersicht über Epoxidharzformulierungen und ihre Einsatzgebiete Toxikologie der Epoxidharze 277 Literatur zu Abschnitt Polymerisate Radikalische Polymerisation Ionische Polymerisation Anionische Polymerisation Kationische Polymerisation Copolymerisation Monomere, deren Auswahl und Eigenschaften Radikalisch polymerisierbare Monomere Anionisch polymerisierbare Monomere Kationisch polymerisierbare Monomere Technische Durchführung der Polymerisation Polymerisation in Substanz (oder Masse) Polymerisation in Suspension Polymerisation in Lösung Emulsionspolymerisation Polymerisatgruppen Polyethylen Chlorsulfoniertes Polyethylen Fluorierte Polyethylene Polytetrafluorethylen PTFE Polymonochlortrifluorethylen Chlorierte Polyethylene und Polypropylene Polyisobutylen Polyvinylchlorid und Copolymerisate Polyvinylchlorid (PVC) Nachchloriertes PVC (CPVC) Copolymerisate mit Vinylchlorid als Hauptkomponente Polymerisate und Copolymerisate des Vinylidenchlorids Polyvinylidenfluorid (PVDF, PVF2) Polyvinylester Polyvinylacetat-Lösungen und Feststoffe Polyvinylester-Dispersionen Polyvinylalkohol Polyvinylacetale Polyvinylformal Polyvinylbutyral Polyvinylether Polyvinylpyrrolidon und Copolymerisate 315

9 XV Polymere Acrylate und Methacrylate Wäßrige Dispersionen Acrylharz-Lösungen Feste Acrylharze Polymerisate und Copolymerisate des Styrols Lösliche Styrol-Copolymerisate Styrolcopolymer-Dispersionen Copolymerisate des Butadiens Kohlenwasserstoffharze Inden-Cumaron-Harze 328 Literatur zu Kapitel Sonstige Lackharze Siliconharze Allgemeine Einführung in die Chemie der Silicone Herstellung, Aufbau und Vernetzung von Siliconharzen Synthese der Siliconharze Aufbau und Struktur der Siliconharze Vernetzungsmöglichkeiten für Siliconharze Kondensationsvernetzende Harze Additions- und peroxidisch vernetzende Harze Siliconharze und Siliconharzkombinationen Einteilung der Siliconharze Spezifische Eigenschaften der Siliconharze Kombination von Siliconharzen Cokondensationsreaktionen Siliconkombinationsharze Mischung organischer und siliciumorganischer Harze Anwendung von Silicon-und siliconhaltigen Harzen Siliconharze in Anstrichstoffen Siliconharze in der Elektrotechnik Siliconharze im Bauwesen Katalysatoren 353 Literatur zu Abschnitt Wasserglas und Alkylsilikate Wasserglas Alkylsilikate 356 Literatur zu Abschnitt Kautschuk-basierende Lackharze und verwandte Polymere Cyclokautschuk Chlorkautschuk und chlorierte Polyolefine Oligobutadiene 361 Literatur zu Abschnitt Modifizierte Naturprodukte Cellulosederivate Celluloseester Celluloseether Oligo- und Polysaccharide Kolophoniumharze Hydriertes und dehydriertes Kolophonium 371

10 XVI Polymerisiertes Kolophonium (Dimerisierung) Kolophoniumsalze und -ester Maleinatharze Schellack Derivate natürlicher Öle Standöle und isomerisierte Öle Geblasene Öle Maleinatöle Styrolisierte und acrylierte Öle Cyclopentadienaddukte (Cycloöle) Urethanöle 382 Literatur zu Abschnitt Verschiedene Lackharze Polysulfide Polyphenylensulfide Polysulfonharze Polyimidharze Polyspiran-Harze Polyether Polyphenylene Polyoxadiazole Polybenzoxazole Polyoxazoline Poly-2-Oxazolidinone Piperidin-Harze Polyphenylchinoxaline Polyhydantoine, Polyparabansäure Polythioetherketon Anorganische Polymere Polysilazane Polysulfazene Polyphosphazene Titanacylate 393 Literatur zu Abschnitt Polymere Lackadditive Einführung Polymere Dispergiermittel Dispergierprozeß Pigmentbenetzung Mechanische Zerteilung Stabilisierung Stabilisierung in polaren Medien Stabilisierung in apolaren Pasten Polymere Verdickungsmittel Polymere Verdickungsmittel für Farben und Lacke Cellulosederivate als Verdickungsmittel Polysaccharide Polyacrylate PUR-Verdickungsmittel Chemischer Aufbau der PUR-Verdickungsmittel. 407

11 XVII Verdickungsmechanismus Anwendungseigenschaften Gleit-und Anti-Kratzmittel (Polysiloxan-Additive) Allgemeine Struktur und Anwendung von Polysiloxanen 411 Literatur zu Kapitel Analytik der Lackharze Chromatographische Methoden Gaschromatographie Prinzip der Methode Spezielle Techniken Anwendungen Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) Prinzip der Methode Anwendungen Gelpermeationschromatographie (GPC) Prinzip der Methode Anwendungen Supercritical Fluid Chromatography (SFC) Prinzip der Methode Anwendungen Spektroskopische Methoden Kernmagnetische Resonanz-Spektroskopie (NMR) Prinzip der Methode Anwendungen Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie Prinzip der Methode Anwendungen Weitere spektroskopische Methoden Massenspektrometrie Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie Elektronenanregungsspektroskopie Thermische Analyse Differentialthermoanalyse Thermogravimetrische Analyse Thermomechanische Analyse Anwendungsbeispiele bei Lackrohstoffen Charakteristische Prüfungen an Lackrohstoffen zur Identifizierung und Qualitätskontrolle Prüfungen zur Identifizierung Prüfungen zur Qualitätskontrolle 441 Literatur zu Kapitel Tabellenverzeichnis 448 Bilderverzeichnis 450 Sachwortverzeichnis 452