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Polyesterharze

Technische Synthese der Alkydharze

Als Dicarbonsäuren werden häufig Phthalsäure oder ihr Anhydrid, teilweise ersetzt durch Isophthalsäure verwendet. Dadurch erhalten Alkydharze eine größere Härte und Beständigkeit gegen Hitze und Chemikalien.

Aliphatische Dicarbonsäuren erhöhen die Elastizität der Lacke. Hier werden vor allem Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, 2,2,4-Trimethyladipinsäure, Sebacinsäure, Dodecandicarbonsäure oder dimerisierte Fettsäuren eingesetzt. Flammhemmende Eigenschaften werden durch den Zusatz halogenhaltiger Dicarbonsäuren erzielt.

Als Polyol wird hauptsächlich Glycerol eingesetzt. Oft wird es z.B. mit Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Trimethylpropan, Trimethylolethan, Sorbitol oder Glycolen kombiniert. Dadurch sollen hohe Molmassen oder Viskositäten, schnelle Trocknung oder höhere Härte erzielt werden.

Die Fettsäuren in den Alkydharzen beeinflussen die Eigenschaften durch ihre Menge sowie die Anzahl ihrer Doppelbindungen. Ein hoher "Ungesättigtheitsgrad" führt zu schneller Trocknung und hohem Glanz, jedoch nur geringer Lichtbeständigkeit. Zunehmende Fettsäuremengen senken Polymerisations- und Verzweigungsgrad, Viskosität, Trocknungsgeschwindigkeit und Härte. Sie erhöhen die Löslichkeit in Benzin und die Witterungsstabilität. Die Säuren werden in Form ihrer Fette oder Öle zugesetzt und daher einer Umesterung unterworfen. Am wichtigsten sind Leinöl, Rizinusöl, Sojaöl, Erdnussöl, Pelargonsäure, Tallöl-Fettsäuren, Benzoesäure, p-tert-Butylbenzoesäure, Versatic-Säuren, Abietinsäure, Stearinsäure, Isononansäure, Laurinsäure und Milchsäure.

Je nach Fettsäuregehalt wird zwischen kurzöligen (22-40 %), mittelöligen (40-60 %) und langöligen (60-70 %) Alkydharzen unterschieden.

Die älteste Herstellungsmethode ist die Schmelzkondensation von Polyol, Dicarbonsäure und Fettsäure bei Temperaturen von 200 bis 240 °C unter Wasserabspaltung ohne Katalysator.

Größere Bedeutung hat die zweistufige Umesterung der natürlichen Fettsäuren. Zunächst werden die Fettsäureglyceride mit dem Polyol (z.B. Glycerol) bei 240 bis 280 °C in Gegenwart eines Katalysators, wie z.B. Erdalkalimetall-Alkoholat umgesetzt. Dabei sollen Monoglyceride entstehen, die in einer zweiten Stufe bei 200 bis 300 °C unter Inertgas mit der Dicarbonsäure umgesetzt werden. Auch der umgekehrte Weg ist möglich: Besonders, wenn schwer lösliche Carbonsäuren wie Iso- und Terephthalsäure verarbeitet werden, wird im ersten Schritt das Fett mit der Carbonsäure umgesetzt, die gleichzeitig als saurer Katalysator dient. Darauf folgt dann die Kondensation mit dem Polyol.

Alkydharze werden auch durch Azeotropdestillation, meistens in Xylol, hergestellt. Durch Copolymerisation, Umsetzung oder Vermischung mit anderen Substanzen können die Eigenschaften der Alkydharze modifiziert werden. Naturharze verbessern z.B. Glanz und Haftung, Phenolharze erhöhen die Wasserbeständigkeit, Styrol verbessert Trocknung und Chemikalienbeständigkeit, Epoxide die Korrosionsbeständigkeit, Silicon Farbton-, Glanz- und Temperaturstabilität und Diisocyanate Trocknung, Härte und Abriebfestigkeit.

Strukturen der im Text erwähnten Verbindungen

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