Epoxidharze

Aufbau, Struktur und Eigenschaften der Epoxidharze werden für lösemittelhaltige als auch für wässrige Systeme in dem neuen Fachbuch Epoxidharze dargestellt. Die 1K- und die 2K-Systeme werden beleuchtet und die lacktechnischen Grundlagen effizient hervorgehoben. Dem Leser werden unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten der Epoxidharzsysteme und deren Vor- und Nachteile nahegebracht. Außerdem verschafft das Buch einen Einblick in anwendungstechnische Anforderungen und deren Überprüfung.

Leseprobe
Auf ein Wort Kaum eine Bindemittelklasse ist soweit in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie die Epoxidharze, so dass sich jeder, der sich mit Beschichtungen oder beschichteten Dingen beschäftigt, eine gute Übersicht über dieses Thema haben sollte. Dieses Buch liefert das notwendige Wissen in dreierlei Hinsicht: Erstens wird die historische Entwicklung der Epoxidharze von der ersten Synthese im 19. Jahrhundert über die ersten Patente mit Epoxiden in Beschichtungen bis zur großtechnischen Herstellung von Epoxidharzen auf Bisphenol A-Basis kurz dargestellt. In diesem 1. Kapitel wird zudem eine eindeutige Nomenklatur auf Basis der gängigen DIN-Normen vorgeschlagen, um die Mehrdeutigkeit des Begriffes Epoxidharz in der Industrie zu beenden. Zweitens enthält dieses Buch eine Zusammenstellung der chemischen Eigenschaften der Epoxygruppe (Oxiran-Gruppe) sowie die Polymere, die eine Epoxygruppe tragen und auch die Polymere, die aus diesen hergestellt werden (Phenoxy-Harze). Im Kapitel 2 wird zunächst die Chemie der Epoxygruppe vorgestellt, d.h. die Charakterisierung des Dreiringes und nachfolgend die Chemie, die mit dieser funktionellen Gruppe möglich ist und in der Industrie genutzt wird. Schließlich werden auf die Herstellung und Charakterisierung der Polymere mit und ohne Epoxygruppen sowie den möglichen Härtungsprozesse erläutert. Es wird eine umfassende Übersicht über alle Reaktionen der Epoxygruppe vorgestellt mit dem Focus auf Umsetzungen, die in oder für Beschichtungen relevant sind. Die Charakterisierung der Verbindungen wird einerseits mit modernen Methoden wie der NMR-, IR- oder auch NIR-Spektroskopie erklärt und zum anderen werden alle für Beschichtungen typischen Kennwerte aus der Industrie und den einschlägigen DIN-Normen vorgestellt. Der dritte Aspekt ist das Beschichtungsmittel und die industriellen Anwendungen dieses. Im Kapitel 3 wird zunächst generell auf die Anwendung der Epoxid- und Phenoxyharze in Beschichtungen eingegangen. In den Kapitel 3.2 bis 3.5 wird der Stand der Technik der Epoxidharze in den jeweiligen industriellen Anwendungen wie Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen (Flooring), Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen (Can Coatings) vorgestellt anhand von konkreten Formulierungen und den Eigenschaftsprofilen der mit diesen Formulierungen erzeugten Beschichtungen. Speziell im Bereich Can Coatings werden die toxikologischen Eigenschaften sowie die aktuellen Reglementierungen der Bindemittel auf Bisphenol A-Basis diskutiert. Kapitel 4 zeigt einige Trends der Märkte, in denen Epoxidharze genutzt werden. Hierzu zählen neue Anwendungen genauso wie Alternativen zum BPA in Lebensmittelverpackungen und Trends in der Beschichtungsindustrie. Dieses Buch dient zum einen als Nachschlagewerk über die Chemie von Epoxiden und deren Eigenschaften und zum anderen als Monographie über die industrielle Nutzung der Epoxidharze mit und ohne Epoxidgruppen in Beschichtungsmitteln, die sowohl den Studenten, Entwicklern als auch den Anwender in der Industrie gleichermaßen von Nutzen ist. Düsseldorf im Oktober 2014 Michael Dornbusch

Inhalt
1 Einleitung, Michael Dornbusch 1.1 Historie 1.2 Anwendungen von Epoxidharzen 1.2.1 Beschichtungsmittel 1.2.2 Werkstoffe 1.2.3 Klebstoffe 1.3 Begriffe und Märkte 1.3.1 Nomenklatur 1.3.2 Märkte 1.4 Literatur 2 Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe, Michael Dornbusch 2.1 Eigenschaften und Reaktionen von Epoxygruppen 2.1.1 Reaktionen mit Nucleophilen 2.1.2 Reaktionen unter Säurekatalyse 2.1.3 Eigenschaften der Epoxygruppe 2.2 Herstellung und Eigenschaften von Epoxidharzen 2.2.1 Herstellung und Eigenschaften der Monomere 2.2.1.1 Epichlorhydrin 2.2.1.2 Bisphenole 2.2.1.3 Epoxide auf Basis von Olefinen 2.2.1.4 Glycidylester 2.2.1.5 Aliphatische Glycidylether 2.2.2 Herstellung und Eigenschaften der Oligomere 2.2.2.1 Bisphenol-Epoxidharze 2.2.2.2 Epoxid-Novolake 2.3 Kennzahlen von Epoxidharzen 2.3.1 Epoxidäquivalente von Epoxidharzen 2.3.2 OH-Zahl von Epoxidharzen 2.3.3 Chloridgehalte von Epoxidharzen 2.3.4 Bestimmung der Kristallisationsneigung von Flüssigharzen 2.3.5 Nachweisreaktionen 2.4 Struktur und Eigenschaften von Polymeren auf Basis von Epoxidharzen und deren Härtungsprozesse 2.4.1 Polyetherpolyole und Phenoxyharze 2.4.2 Polyetherpolyole mit Epoxygruppen 2.4.2.1 Katalytische Härtung von Epoxidharzen 2.4.3 Wässrige Epoxidharze 2.4.4 Bindemittel für Hybride mit Polymeren auf Basis von Epoxidharzen 2.4.4.1 Epoxidacrylat 2.4.4.2 Epoxidalkyd, Epoxyester 2.4.4.3 Epoxid-Siloxan/Silicon 2.4.4.4 Epoxid-Polyamidimid 2.5 Literatur 3 Epoxide in Beschichtungen 3.1 Epoxygruppen als verknüpfte Bausteine, Michael Dornbusch 3.1.1 Übersicht über Epoxidharze und deren Härter 3.1.2 Epoxygruppen in UV-härtenden Lacksystemen 3.1.3 Epoxygruppen in Tauchlackierungen 3.2 Korrosions- und Oberflächenschutz (Protective Coatings), Ulrich Christ 3.2.1 Industrielacke 3.2.2 Korrosionsschutz 3.3 Angewandte Bodenbelagstechnologie, Rob Rasing 3.3.1 Beton 3.3.2 Anwendung von Epoxid-Duroplasten mit Härtung bei Raumtemperatur 3.3.3 Bodengestaltung und Einbau 3.3.4 Leistungsmerkmale von Industrieböden 3.3.5 Leistungsfähige industrielle Bodenbeschichtun 3.4 Pulverlacke, Ulrich Christ 3.4.1 Epoxid-Pulverlacke 3.4.1.1 Härtung mit Dicyandiamid (DICY) 3.4.1.2 Härtung mit Phenolharzen 3.4.1.3 Härtung mit Anhydriden 3.4.2 Epoxidharz-Polyester-Pulverlacke oder Hybrid-Pulverlacke 3.4.3 Polyester-Pulverlacke 3.4.4 Acrylat-Pulverlacke 3.5 Can und Coil Coatings, Michael Dornbusch 3.5.1 Doseninnen- und Außenbeschichtungen Can Coatings 3.5.2 Kontinuierliche Metallbandbeschichtung Coil Coating 3.6 Literatur 4 Trends und Ausblick, Ulrich Christ 4.1 Gesetzliche Anforderungen an Gesundheits-, Arbeits- und Umweltschutz 4.2 Neue Produktentwicklungen 4.2.1 Epoxidharze zukünftig auch für Deckbeschichtungen 4.2.2 Neue wasserverdünnbare 1K-Epoxidtechnologie für hochwertige Korrosionsschutzsysteme 4.2.3 Verbesserung des Korrosionsschutzes von 2K-Epoxid-Beschichtungen durch aktive Korrosionsschutzpigmente und Barrierepigmente 4.2.4 Trends bei Epoxid-basierten Pulverlacken 4.3 Potenzieller Austausch von BPA im Can Coating-Bereich, Michael Dornbusch 4.3.1 BPA-Austausch durch Derivate des Bisphenols 4.3.2 BPA-Austausch durch neue Epoxidkomponenten 4.3.3 BPA-Austausch durch andere Bindemittel 4.4 Epoxide als Bausteine für die synthetische Nutzung von anthropogenem Kohlendioxid, Ulrich Christ 4.5 Ausblick starkes Wachstum für Epoxidharze prognostiziert 4.6 Literatur