Die Polyurethan-Lackchemie beruht auf der Kombination von Polyisocyanaten mit Polyolen. Polyisocyanate spielen dabei als Vernetzer eine entscheidende Rolle im Hinblick auf Verarbeitung, Aushärtung und die resultierenden Beschichtungseigenschaften. Zu den Polyisocyanaten gelangt man durch Modifizierung von Diisocyanaten [3]. Je nach gewünschter Eigenschaft werden entweder aliphatische oder aromatische Komponenten eingesetzt. Die technisch wichtigsten Vertreter zeigt Abb. 2.
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Abbildung 2: Technisch wichtige aromatische (oben) und aliphatische Diisocyanate (unten) abgesehen vom HDI existieren immer mehrere Isomere bzw. Oligomere (MDI)
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Ein wesentliches Kennzeichen der Isocyanate ist die hohe Reaktivität. Man nutzt die Reaktion der Isocyanatgruppen miteinander bzw. mit kleinen, NCO-reaktiven Molekülen (z. B. Wasser oder kurzkettigen ein- oder mehrwertigen Alkoholen) bei der Modifizierung zur Herstellung von Polyisocyanaten, den Lackvernetzern. Die folgenden Abbildungen 3 und 4 verdeutlichen die außerordentlich große Variationsbreite der Isocyanat-Chemie, und damit verbunden die Vielzahl an Möglichkeiten zur Eigenschaftssteuerung von Polyurethanlacken.
Umsetzung mit: | Reaktionsgleichung |
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linearem Polymer
(α- Nylon)
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Carbodiimid | |
Uretonimin | |
Abbildung 3: Cyclopolymerisation und Polymerisation von Isocyanaten (schematisiert)
Umsetzung mit: | Reaktionsgleichung |
Alkohol zu Urethan: | |
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Wasser über (instabile) Carbaminsäure zu Harnstoff: | |
Amin zu Harnstoff: | |
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Carbonsäure zu Amid: | |
Amid zu Acrylharnstoff | |
Anhydrid zu Imid | |
Epoxid zu Oxazolidon | |
Oxim zu Oximcarbamat | |
Kohlendioxid zu Oxadiazinetrion | |
Abbildung 4: Reaktionsprinzipien von Isocyanaten mit Reaktionspartnern(schematisiert)
Literatur:
[3] H. J. Laas, R. Halpaap und J. Pedain, J. Prakt. Chem./Chem. Ztg. 336, 185(1994)
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