Iwwersiicht iwwer d'Applikatioun vunAminoharz-Vernetzungsmëttel
Déi Haaptroll vun Aminoharzer (Melamin-Formaldehyd, Benzomelamin-Formaldehyd an Harnstoff-Formaldehyd-Harzer) an thermohärtende Beschichtungen ass et, d'Haaptmoleküle vum filmbildende Material duerch chemesch Reaktiounen zu enger dräidimensionaler Netzwierkstruktur ze vernetzten. Dës Netzwierkstruktur gëtt duerch d'Reaktioun vun Aminoharzmoleküle mat de funktionelle Gruppen op de filmbildende Materialmoleküle a gläichzäiteg duerch Kondensatiounspolymerisatioun mat aneren Aminoharzmoleküle kritt. Aminoharzer reagéiere liicht mat Polymeren, déi primär an sekundär Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen an Amidgruppen enthalen; dofir ginn Aminoharzer dacks a Faarfsystemer op Basis vun Acryl-, Polyester-, Alkyd- oder Epoxyharzer benotzt.
Aminoharzer ginn och a Polyurethansystemer als Beschichtungsadditive benotzt, fir d'Gesamtleistung vu Beschichtungen fir verschidden Uwendungen ze verbesseren.
De Prinzip vun Aminoharzen:
D'Wichtegkeet vun Aminoharzer a Baklacken ass wäit méi grouss wéi hiren Undeel a Beschichtungen. Et gëtt ëmmer méi wichteg ze verstoen, wéi een déi chemesch Eegeschafte vun Aminoharzer beim Design vun Beschichtungsformuléierunge benotze kann. Zum Beispill,Wann d'Beschichtungsformuléierer mat bestëmmten Eegeschafte vum Beschichtungsfilm net zefridden sinn, kënne si dës mat de folgende Methoden upassen:
1. Verbesserung oder Neiauswiel vum filmbildende Harz selwer;
2. Auswiel vun Aminoharzer (Methyletherifikatioun oder Butyletherifikatioun, a Auswiel vum Etherifikatiounsgrad, etc.);
3. D'Verhältnes vu filmbildendem Harz zu Aminoharz.
4. Katalysatorauswiel (ob en derbäigesat soll ginn oder net, a wéi vill derbäigesat soll ginn).
All véier Punkten uewen, ausser dem éischten,bezéie sech op Aminoharzer. D'Eegeschafte vun Aminoharzer hänken vun hire funktionelle Gruppen an hirer Aktivitéit of.Dofir ass et wichteg, d'Struktur vun Aminoharzer ze verstoen. Ier een Aminoharzer versteet, ass et awer essentiell, e Basisverständnis vun den Hostharzer ze hunn, déi a Kombinatioun mat hinne benotzt ginn.
Wéi virdru scho gesot, sinn Aminoharzer haaptsächlecha Kombinatioun mat Alkydharzer, Acrylharzer, Polyesterharzer an Epoxyharzer benotztAlkydharzer ginn haaptsächlech aus Polyolen a Polysäureharzer duerch Veresterung synthetiséiert. Wärend der Synthese sinn Alkoholen am Allgemengen am Iwwerschoss; verschidde Carboxylgruppen vun de Polysäuren reagéiere vläicht net komplett, wat zu Alkydharzer féiert, déi eng gewëssen Quantitéit u Carboxyl- a Hydroxylgruppen enthalen. D'Quantitéit u Carboxyl- a Hydroxylgruppen gëtt normalerweis duerch de Säurewäert an den Hydroxylwäert charakteriséiert. De Säurewäert bezitt sech op d'Zuel vu Milligramm KOH, déi néideg ass fir 1 g fest Harz duerch Titratioun mat KOH ze neutraliséieren. Den Hydroxylwäert bezitt sech op d'Zuel vu Milligramm KOH, déi néideg ass fir d'OH-Gruppen an 1 g fest Harz duerch Titratioun mat KOH komplett ze neutraliséieren. Ähnlech enthalen Polyesterharzer, Acrylharzer an Aminoharzer och eng gewëssen Quantitéit u Carboxyl- a Hydroxylgruppen. Den Ënnerscheed läit an de Rohmaterialien, déi fir d'Synthese vun den Harzer benotzt ginn; zum Beispill stamen d'Carboxylgruppen an Acrylharzer aus Acrylsäure an d'Hydroxylgruppen aus Hydroxyacrylsäure. D'Quantitéite vu Carboxyl- a Hydroxylgruppen an Aminoharzer ënnerscheede sech och. Säurewäert, Hydroxylwäert a Viskositéit sinn all wichteg Indikatoren fir Harzer, déi direkt hir Leeschtung beaflossen.
Zréck zum Thema vun den Aminoharzen, kucke mer eis als éischt hir Struktur un:
Figur 1:
Figur 2
Figur 1 weist en deelweis alkyléierten Aminoharz mat Alkoxy-, Imino- a Hydroxymethylgruppen. Wa mir de sechsringegen Rank, deen aus de Kuelestoff- an Stickstoffatome geformt gëtt, als Skelett betruechten, kënnen d'Verzweigungen oder Strukturen, déi dovun ofgeleet sinn, bildlech als dräi Käpp a sechs Äerm beschriwwe ginn. Déi onzueleg Variatiounen an den Eegeschafte vun Aminoharzer sinn genee op d'Ënnerscheeder an dëse sechs "Äerm" an hiren komplizéierten Uerdnungen a Kombinatiounen zeréckzeféieren.
Figur 2 weist eng extrem symmetresch HMMM-Struktur, also e voll methyléierten Aminoharz, mat nëmmen enger funktioneller Grupp: der Methoxygrupp, déi idealiséiert ass. Well de Veretherungsgrad an der tatsächlecher Produktioun net 1:6 (déi héchst) erreeche kann, wäert dat sougenannt voll methyléiert Aminoharz ëmmer e puer Imino- a Hydroxymethylgruppen enthalen.
Loosst eis ufänken andeems mir d'Prinzipie vun Aminoharzer verstoen, fir méi iwwer hir Eegeschafte kennen ze léieren:
Den éischte Schrëtt bei der Synthese vum Harz ass d'Reaktioun vu Melamin mat Formaldehyd a Präsenz vun engem Katalysator fir Polyhydroxymethylmelamin ze bilden. All aktiv Waasserstoffatome um Triazinring kënnen an Hydroxymethylgruppen ëmgewandelt ginn, awer a Wierklechkeet sinn et 2 bis 6 Mol Formaldehyd, déi um Triazinring reagéieren. Déi verbleiwen onreagéiert aktiv Waasserstoffatome ginn duerch Iminogruppen duergestallt. Wéi mir spéider gesinn, spillen dës Gruppen eng wichteg Roll am Härtungsprozess duerch Selbstkondensatiounspolymerisatioun.
Polyhydroxymethylmelamin ass héich onstabil an huet eng limitéiert Léislechkeet a konventionelle Beschichtungsléisungsmëttelen. Aminoharzer funktionéieren haaptsächlech als Vernetzungs- a Härtungsmëttel a Beschichtungen. Fir e passenden Vernetzungsmëttel fir Beschichtungen ze kreéieren, gëtt d'Hydroxymethylgrupp typescherweis mat engem kuerzkettegen Alkohol verethert, fir seng Reaktivitéit ze reduzéieren an seng Kompatibilitéit mat konventionelle filmbildende Materialien an aliphatesche Léisungsmëttelen ze verbesseren. Methanol a Butanol ginn dacks als kuerzkettegen Alkoholer benotzt. Duerch d'Kontroll vun der Quantitéit u Methanol oder Butanol, déi derbäigesat gëtt, an aner Konditiounen, kënnen Aminoharzer mat ënnerschiddleche Grad vun Veretherung kritt ginn.
Nëmmen déi Plazen, déi mat Formaldehyd reagéiert hunn (Hydroxymethylgruppen), kënnen mat Alkoholen um Enn ofgedeckt ginn; déi net reagéiert Waasserstoffatome (Iminogruppen) reagéieren net mat kuerzkettegen Alkoholen. Ausserdeem weist dës Reaktioun, datt all sechs Hydroxymethylgruppen mat Alkoholen reagéieren fir Hexaalkoxymethylmelamin ze bilden, dat heescht, datt d'Reaktioun vun enger bis sechs Hydroxymethylgruppen mat Alkoholen tatsächlech kontrolléiert ka ginn. Dofir hu mir sou verschidden Aarte vun Aminoharzer.
Selbstpolymerisatioun vun Aminoharzen :
D'Molekulargewiicht vun Aminoharzer gëtt duerch de Grad vun der Selbstkondensatioun oderVernetzungtëscht de funktionelle Gruppen (Imino, Hydroxymethyl, Alkoxymethyl) um Triazinring a Melaminmoleküle. An Endapplikatiounen beaflosst de Grad vun der Vernetzungspolymerisatioun däitlech d'Molekulargewiicht vum Aminoharz an d'Leeschtung vum Beschichtungsfilm.
D'Selbstkondensatiounsreaktioun vun Aminoharzer kann iwwer de folgende Wee optrieden:
Figur 3:
D'Reaktioun lénks bilt eng Methylenbréck, während d'Reaktioun riets eng Methylenetherbréck bilt. De Grad vun der Bréckbildung an Aminoharzer gëtt normalerweis als Polymerisatiounsgrad (DP) ausgedréckt: DP = Molekulargewiicht / Gewiicht vun all Triazinring. Fréi Aminoharzer ware meeschtens selwerpolymeriséierend, mat DP > 3,0. Technologesch Fortschrëtter hunn et méiglech gemaach, d'Selbstkondensatioun a fäerdegen Aminoharzer ze minimiséieren. Aktuell hunn kommerziell verfügbar Melaminharzer DPs vun esou niddreger wéi 1,1.
Den Haaptafloss vum Molekulargewiicht vun den Aminoharzer spigelt sech an der Beschichtungsviskositéit erëm. Melaminharzer mat engem DP > 2,0 mussen mat Léisungsmëttel op 50%–80% Feststoffer verdënnt ginn, fir eng applicabel Viskositéit z'erreechen. Melaminharzer vum Monomer-Typ mat engem DP tëscht 1,1 an 1,5 ginn normalerweis a Form vun 100% effektiver Feststoffer geliwwert; zousätzlech Léisungsmëttel hunn en signifikanten Afloss op d'VOCs vun der fäerdeger Beschichtung. D'Molekulargewiicht vun den Aminoharzer beaflosst och d'Härtungsreaktioun vun der Beschichtung an d'Filmeiegeschafte. E Beschichtungssystem, dat en Aminoharz mat héijem DP benotzt, erreecht déi spezifizéiert Vernetzungsdicht a méi kuerzer Zäit wéi e Beschichtungssystem, dat en Aminoharz mat der selwechter Struktur awer engem méi niddrege DP benotzt. Dofir brauche Beschichtungen, déi Vernetzungsmëttel mat héijem DP enthalen, manner Katalysator oder e méi schwaache Säurekatalysator, fir deeselwechten Härtungszoustand z'erreechen. Den Afloss vum Molekulargewiicht op d'Filmeiegeschafte läit haaptsächlech am Flexibilitéitsberäich. Beschichtungen, déi mat Aminoharzer mat héijem DP gehärtet ginn, enthalen e méi héije Prozentsaz vun Amino-Amino-Bindungen a manner Amino-Lack-Bindungen. Dës Zort vu Vernetzungsnetzwierker bildt eng Beschichtung mat gudder Häert, déi awer brécheg ka sinn. Dëst kann heiansdo kompenséiert ginn andeems een e méi flexible Lackharz wielt. Uwendungen, déi héich flexibel Beschichtunge erfuerderen, erfuerderen awer am Allgemengen monomer Aminoharzer.
Polyestere mat Carboxylgruppen kënne mat Melamin-Formaldehyd reagéieren, fir nëtzlech thermohärtend Uewerflächenbeschichtunge mat enger breeder Palette vu physikaleschen Eegeschaften ze produzéieren.
Vill butyléiert Melamin-Formaldehyd-Harzer si kommerziell rentabel, haaptsächlech wéinst Ënnerscheeder am initialen Polymerisatiounsgrad (Molekulargewiicht) an dem Verhältnes vun Alkoxygruppen zu deenen ouni Hydroxymethylgruppen an Aminohydrogenen. Dës Ënnerscheeder beaflossen d'Viskositéit vun der Flëssegkeet, d'Kompatibilitéit vu Melamin mat Polyester an d'Härtungsgeschwindegkeet vum Email. Traditionell Melaminharzer, déi mat Säithydroxylgruppen reagéieren, vernetzt sech haaptsächlech mat Polyestermolekülen. Well d'Vernetzungsreaktioun Säure-katalyséiert ass, beaflossen staark Säuren typescherweis bei Härtungstemperaturen tëscht 120°C an 150°C d'Vernetzungsreaktioun vu Polyesterharzer; awer e puer Polyestere brauchen zousätzlech Säurekatalyse a ganz schwaache Säuren fir den Emailsystem ze härten.
Folgend Phänomen existéiert: Nieft der Vernetzungsreaktioun vu Melamin-Polyester mécht butyléiert Melamin-Formaldehyd-Harz och eng Selbstkondensatiounsreaktioun duerch. Dat heescht, den Aminoharz mécht eng Selbstvernetzung fir eng Melamin-Netzwierkstruktur ze bilden. Dës Reaktioun geschitt gläichzäiteg mat der Melamin-Polyester-Reaktioun a stellt eng konkurréierend Reaktioun duer. De Grond fir dës Reaktioun ass, datt, nieft Butoxygruppen, butyléiert Melamin-Formaldehyd-Harz och fräi Kuelewaasserstoffmethylgruppen a Waasserstoff aus Iminogruppen enthält, déi all matenee reagéiere kënnen. Soubal den Aminoharz sech selwer vernetzt, verléiert en e puer vu senge Funktiounen.
Wärend Selbstvernetzung Beschichtungen dacks eng méi grouss Häert a chemesch Resistenz gëtt, féiert se zu engem bedeitende Verloscht vun Elastizitéit. Fir genuch Elastizitéit a Polyesterlacker z'erreechen...
Hexamethoxymethylmelamin (HMMM) ass e vollstänneg hydroxymethyléiert a vollstänneg methyléiert monomert Aminoharz. Ähnlech wéi butyléiert Melamin-Formaldehyd ënnergeet et eng Vernetzungsreaktioun mat den Hydroxylgruppen vum Polyesterharz beim Erhëtzen, wouduerch e Feststoff, deen net mëll gëtt, entsteet. Am Fong wäert HMMM ouni e Säurekatalysator keng Selbstvernetzung maachen, och net mat enger verlängerter Zäit oder erhéichter Temperatur. Wéi och ëmmer, wäert HMMM a grousse Quantitéiten eng Selbstvernetzungsreaktioun bei 150°C a Präsenz vun engem staarke Säurekatalysator maachen. Am Géigendeel, och ouni eng staark Säure, wäerten konventionell butyléiert Melamin- an Harnstoffharzer staark Selbstvernetzungsreaktiounen mat eropgoender Temperatur maachen.
Härtungsreaktioun vun Aminoharzer:
Well Aminoharzer benotzt gi fir d'Haaptmoleküle vum filmbildende Material zu enger Netzwierkstruktur ze vernetzten, ass d'Kokondensatiounsreaktioun vun Aminoharzer mat Faarfharzer vu groussem Interessi. En typescht Beispill ass d'Veretherungs- (Austausch-) Reaktioun.vun Hydroxylgruppen op Faarfharzer an Alkoxymethylgruppen op Aminoharzer.
Ënner Bedingunge vun Hëtzt a Säurekatalysatoren (typesch Härtungsbedingungen) geschitt d'Vernetzung séier, wouduerch all verfügbar Hydroxylgruppen op der Faarf verbonne ginn. Tatsächlech, wann d'Polymernetzstruktur sech bildt, hëlt d'Flëssegkeet vun de Reaktanten of, wouduerch e puer Hydroxylgruppen net reagéiert hunn. Am Allgemengen, wann en Iwwerschoss un Aminoharz an der Beschichtung am Verglach zum ideale Verhältnis präsent ass, kënnen déi verbleiwen Alkoxygruppen un anere Reaktiounen deelhuelen oder am Beschichtungsfilm net reagéieren. Wéi virdru scho gesot, vernetzt sech Aminoharzer liicht a reagéiere mateneen, wat zu enger Erhéijung vum Molekulargewiicht während der Produktioun féiert. Dës Reaktioune geschéien och während der Beschichtungshärtung. Dofir ass e gewësse Grad u Selbstvernetzung vun Aminoharzer essentiell fir eng gutt haltbar, dicht gepackt Polymermatrix ze kréien, anstatt en negativen Faktor ze sinn. All dräi funktionell Gruppe vun Aminoharzer huelen un Selbstvernetzungsreaktiounen deel, an a voll alkyléierte Melaminharzbeschichtungen, déi duerch staark Säure katalyséiert ginn, gëtt et Beweiser datt dës Reaktiounen no engem Etheraustausch mam Beschichtungsharz optrieden. Wann et keng extern Katalysatoren oder schwaach Säurekatalysatoren gëtt, trieden dës Selbstvernetzungsreaktiounen nach méi staark a Melaminharzsystemer mat héijer Imino-/oder Hydroxymethylfunktionalitéit op. An deenen zwou Fäll ass eng liicht Selbstpolymerisatiounsreaktioun entscheedend fir d'Bildung vun enger gudder Netzwierkstruktur.
Wärend der Härtung vun Aminoharz-Vernetzbeschichtungen trieden aner Reaktiounen op, wéi d'Entfernung vu Formaldehyd an d'Hydrolyse. D'Entfernung vu Formaldehyd geschitt liicht bei normalen Härtungstemperaturen, wat bal deen eenzege Grond fir d'Fräisetzung vu Formaldehyd beim Härtung vun Aminoharzen ass; dat anert Formaldehyd ass fräit Formaldehyd.
Wann Aminoharzer sech vernetzt fir Filmer ze bilden an aushärten, geschéien e puer Hydrolysereaktiounen. Wärend dësem Prozess ginn e puer Alkoxymethylgruppen an Hydroxymethylgruppen ëmgewandelt. D'Hydrolyse vu Melaminharzer mat engem héijen Imino- oder Hydroxymethylgehalt kann duerch Alkali katalyséiert ginn a kann och lues bei Raumtemperatur geschéien. Dëst mécht Aminoharzer méi ufälleg fir Selbstvernetzung, wat zu enger Erhéijung vun der Viskositéit vun der Beschichtung während der Lagerung féiert. Fir dëst ze vermeiden, kënnen voll methyléiert Melaminharzer oder Co-Léisungsmëttel, déi resistent géint Alkalihydrolyse sinn, a Waasserbaséierte Beschichtungen benotzt ginn. Voll alkyléiert Melaminharzer si resistent géint Alkali-katalyséiert Hydrolyse a Waasserbaséierte Systemer. Voll alkyléiert an deelweis alkyléiert Melaminharzer si net resistent géint Säure-katalyséiert Hydrolyse a Waasserbaséierte Systemer; dofir muss e blockéierte Säurekatalysator am Waasserbaséierte System benotzt ginn.
Wann Dir méi wësse wëlltVernetzungsmëttelProdukter, zéckt net, eis ze kontaktéieren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 19. Dezember 2025