Harze

Die ersten synthetischen Kunststoffe („Harze“), die im Unterschied zu den abgewandelten Naturstoffen auf niedermolekularen Ausgangsprodukten basieren, waren duroplastische, d.h. härtbare Polykondensate. Die technische Herstellung dieser Stoffe gelang zu einem Zeitpunkt, als man sich über die dabei ablaufenden Vorgänge noch nicht im Klaren war. Auf dem Gebiet der Makromolekularchemie wurde zu jeder Zeit ausnahmslos auf empirischer Basis gearbeitet. Thermoplastische Polykondensate durch die aufeinanderfolgende Kondensation zwischen Grundmolekülen mit mindestens zwei funktionellen Gruppen. Dabei werden niedermolekulare Reaktionsprodukte wie Wasser, Ammoniak, Chlorwasserstoff u.a. gebildet. Sind die Grundeinheiten höher bifunktionell, dann entstehen verzweigte bzw. vernetze Makromoleküle sowie niedermolekulare Reaktionsprodukte. Zu dieser makromolekularen Stoffgruppe gehören die schwach vernetzen Elastomere, die härtbaren technischen Harze und die Reaktionsharze. Im Verlauf der vergangen vier Jahrzehnte kam zu den beiden seit langem bekannten Arten des Aufbaus von Polymeren, der Polykondensation und der Polymerisation die Polyaddition. Beispielsweise sind Diisocyanate in der Lage, mit Verbindungen die Hydroxyl- oder Aminogruppe enthalten, durch Austausch von Wasserstoffatomen der reagierenden Endgruppe lineare oder vernetzte Hochpolymere zu bilden. Diese Reaktion kann in Stufen ablaufen wie die Polykondensation. Kennzeichen ist, dass dabei im Gegensatz zur Polykondensation keine niedermolekularen Reaktionsprodukte frei werden. Weisen die reagierenden Produkte mehrere reaktionsfähige Gruppen auf, dann entstehen im Verlauf der Stufenreaktion entweder schwach vernetzte (Elastomere) oder stark vernetzte (duroplastische) Produkte. Während sich bei den Polykondensaten thermoplastische und duroplastische Sorten in ihrer technischen und wirtschaftlichen Bedeutung die Waage halten, überwiegen bei den Polyaddukten die Duroplaste bei weitem. Deshalb sollen diese zuerst besprochen werden. Die entscheidende Idee, die große Reaktionsfähigkeit der Ethylenoxidgruppe dieser Harze zunächst mit Säureanhydriden und später mit Polyaminen technisch zu verwenden, stammt von P.Castan.

Epoxidharze

Im Verlauf der vergangen vier Jahrzehnte kam zu den beiden seit langem bekannten Arten des Aufbaus von Polymeren, der Polykondensation und der Polymerisation die Polyaddition. Beispielsweise sind Diisocyanate in der Lage, mit Verbindungen die Hydroxyl- oder Aminogruppe enthalten, durch Austausch von Wasserstoffatomen der reagierenden Endgruppe lineare oder vernetzte Hochpolymere zu bilden. Diese Reaktion kann in Stufen ablaufen wie die Polykondensation. Kennzeichen ist, dass dabei im Gegensatz zur Polykondensation keine niedermolekularen Reaktionsprodukte frei werden. Weisen die reagierenden Produkte mehrere reaktionsfähige Gruppen auf, dann entstehen im Verlauf der Stufenreaktion entweder schwach vernetzte (Elastomere) oder stark vernetzte (duroplastische) Produkte. Während sich bei den Polykondensaten thermoplastische und duroplastische Sorten in ihrer technischen und wirtschaftlichen Bedeutung die Waage halten, überwiegen bei den Polyaddukten die Duroplaste bei weitem. Deshalb sollen diese zuerst besprochen werden. Als erste beschrieb P.Schlack im Jahre 1934 Darstellung und Identifizierung verschiedener phenolischer Polyglycidether. Die entscheidende Idee, die große Reaktionsfähigkeit der Ethylenoxidgruppe dieser Harze zunächst mit Säureanhydriden und später mit Polyaminen technisch zu verwenden, stammt von P.Castan. Er ließ 1938 Kunstharze patentieren, die ohne Abspalten flüchtiger Bestandteile aushärten und bei überraschend geringem Schwund Endprodukte mit vorzüglichen mechanischen Eigenschaften ergeben. Die Firma de Trey verwendete als erste derartige Harze für zahntechnische Zwecke. Diese Grundlagen führten in der CIBA AG, Basel, im Jahr 1946 zur Herstellung von Epoxidharz-Metallklebstoffen, Gieß- und Lackharze. Wenige Jahre später begannen auch amerikanische Unternehmen und Werke in der Bundesrepublik Deutschland mit Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet. Bei den Epoxidharzen handelt es sich um Verbindungen, die eine oder mehrere sehr reaktionsfähige endständige Epoxidgruppen und Hydroxylgruppen. Die meisten Epoxidharze werden durch Umsetzung von einer Verbindung mit Hydroxygruppen und Epichlorhydrin. Derartige Epoxidharze werden Glycidyl-basierte Epoxidharze genannt.

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