Polymere und Polyurethankhemie
Kurzanleitung zu Isocyanatanwendungen
Isocyanate werden hauptsächlich bei der Herstellung von Polyurethanen verwendet. Sie reagieren mit Polyolen (Alkoholen mit mehreren Hydroxylgruppen) in einem Polymerisationsprozess mit wachstumsfähigen Ketten. Diese Reaktion ist äußerst vielseitig und ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von Polyurethanen mit unterschiedlichen Eigenschaften, von flexiblen Schäumen, die in Polstermöbeln verwendet werden, bis hin zu harten Schäumen für die Isolierung sowie Elastomeren, Klebstoffen und Beschichtungen.
Die Eigenschaften des resultierenden Polyurethans können durch Variation des Typs von Isocyanat und Polyol sowie durch Einbindung anderer Additive oder Kettenverlängerer angepasst werden. Aromatische Isocyanate wie Toluylendiisocyanat (TDI) und Methylen-Diphenyl-Diisocyanat (MDI) werden häufig verwendet und führen zu unterschiedlichen Polymereigenschaften im Vergleich zu aliphatischen Isocyanaten.
Isocyanate können quervernetzte Polymernetzwerke bilden, was zu Materialien mit verbesserter mechanischer Festigkeit und thermischer Stabilität führt. Der Grad der Vernetzung kann durch die Funktionalität des Isocyanats (d.h. die Anzahl der reaktiven Isocyanatgruppen pro Molekül) gesteuert werden.
In der Beschichtungsindustrie werden Isocyanate zur Herstellung von Polyurethanbeschichtungen verwendet, die langlebig, chemikalienbeständig und wetterfest sind und eine hohe Leistungsfähigkeit aufweisen. Auch in Klebstoffen tragen Isocyanate zur Formulierung starker, langlebiger Verbindungen mit einer Vielzahl von Substraten bei.
Der Vorteil blockierter Isocyanate
Bei der Kautschukgruppe spezialisieren wir uns auf blockierte Isocyanate, bei denen die NCO- (Isocyanat-) Gruppe vorübergehend durch Reaktion mit einem Blockierungsmittel inaktiviert wird. Diese Materialien sind so konzipiert, dass sie bei Raumtemperatur stabil, aber bei erhöhten Temperaturen reaktiv sind.
- Blockierte Isocyanate sind sicherer und einfacher zu lagern und zu handhaben als freie Isocyanate.
- Die Möglichkeit, den Aushärtungsprozess durch Temperatur zu steuern, bietet eine größere Flexibilität in den Herstellungsprozessen.
- Beschichtungen und Klebstoffe, die mit blockierten Isocyanaten hergestellt werden, weisen häufig verbesserte Eigenschaften wie Zähigkeit, chemische Beständigkeit und Haftung auf.
- Geringere Flüchtigkeit und Reaktivität bei Raumtemperatur machen blockierte Isocyanate im Vergleich zu ihren nicht blockierten Gegenstücken umwelt- und gesundheitsfreundlicher.
Gängige Typen
Methylen-Diphenyl-Diisocyanat (MDI)
MDI besteht aus zwei Isocyanatgruppen, die an eine Methylengruppe (-CH2-) gebunden sind, die mit zwei Phenylgruppen verbunden ist. MDI kommt in verschiedenen Formen vor, einschließlich reinem MDI, polymerem MDI (PMDI) und modifizierten MDIs. PMDI ist die am weitesten verbreitete Form in der Polyurethanherstellung.
Anwendungen: MDI wird in starren und flexiblen Schäumen, Beschichtungen, Klebstoffen, Dichtstoffen und Elastomeren verwendet. Steife Schäume, die mit MDI hergestellt werden, werden häufig in Isoliermaterialien eingesetzt.
Toluylendiisocyanat (TDI)
TDI kommt üblicherweise in zwei Isomeren vor, 2,4-TDI und 2,6-TDI, mit zwei Isocyanatgruppen, die an einen Benzolring gebunden sind. Das Verhältnis dieser Isomere (häufig 80/20 oder 65/35 Verhältnis von 2,4-TDI zu 2,6-TDI) kann die Eigenschaften des Endpolymers beeinflussen.
Anwendungen: TDI wird hauptsächlich bei der Herstellung flexibler Polyurethanschäume für Möbel, Matratzen, Autositze und andere Anwendungen verwendet.
Hexamethylen-Diisocyanat (HDI)
HDI ist ein aliphatisches Isocyanat mit einer geradkettigen Struktur, die die beiden Isocyanatgruppen verbindet.
Anwendungen: HDI-Verbindungen werden häufig in Beschichtungen, Farben und Lacken verwendet, besonders in Automobil- und Industrieanwendungen, aufgrund ihrer hervorragenden Witterungsbeständigkeit.
1,5-Naphthalin-Diisocyanat (NDI)
NDI enthält zwei Isocyanatgruppen, die an einen Naphthalinring gebunden sind und ihm eine starre aromatische Struktur verleihen.
Anwendungen: NDI wird in der Herstellung von Hochleistungspolyurethanen mit außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften verwendet, häufig in industriellen oder speziellen Anwendungen.
English