Zwei Komponenten Harz

Zweikomponenten-Harz

Epoxydharze (EP-Harze) sind Kunstharze, die Epoxidgruppen tragen. Es sind härtbare Harze (Reaktionsharze), die mit einem Härter und ggf. weiteren Additiven zu einem duroplastischen Kunststoff verarbeitet werden können. Epoxidharz besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten: Es ist UV-beständig, aber die zweite Wahl für den Außeneinsatz im Vergleich zu Acryl. Das HA-UW ist ein ungefülltes, lösemittelfreies, transparentes Zweikomponentenharz mit langer Topfzeit und niedriger Verarbeitungsviskosität.

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Epoxydharze (EP-Harze) sind synthetische Harze, die Epoxygruppen mitführen. Bei den Epoxidharzen handelt es sich um Polyäther mit in der Regel zwei terminalen EPO-Gruppen. Diese Härter sind Reaktionsteilnehmer und stellen zusammen mit dem Harz den hochmolekularen Kunstharz dar. Bei den meisten handelsüblichen Epoxidharzen wird eine Mischung mit Hydroxylgruppen und Ethylalkohol (Epichlorhydrin) umgesetzt: Zunächst reagieren eine Hydroxylgruppe und eine Kupplung mit Ethylalkohol, anschließend erfolgt die Deshydrohalogenierung.

Solche Epoxydharze werden als Epoxydharze auf Glycidylbasis bezeichnet. Zu den Phenolen zählen unter anderem Bisphenole wie z.B. Novolake und Bisphenole. Dikarbonsäuren, wie z. B. Sechswassersäure, werden für Diglycidesterharze eingesetzt. Etwa 75% aller Epoxydharze, die auf der ganzen Welt eingesetzt werden, bestehen aus Biphenol A1. Diglycidylether wird daraus in einer Umsetzung mit epichloriertem Wasser hergestellt: Bei einer 2-stufigen Umsetzung wird zunächst Bi-( (3-Chlor-2-hydroxy-propoxy)bisphenol A) und dann das Bi-epoxid in einer Kondensierungsreaktion mit einer stöchiometrisch bestimmten Natriumhydroxidmenge zugesetzt.

Bei der Umsetzung des entstandenen Epoxides mit weiteren Bisphenolen ( "A") entstehen hochmolekulare diglycidylische Ether (n 1): mit wenigen molekularen Einheiten (n = 1 bis 2) wird eine zähflüssige, reine Lösung erhalten und man spricht von flüssigem Epoxidharz. Statt der Verwendung von Bisphenol A können auch andere Biphenole (insbesondere Biphenol F) oder bromhaltige Biphenole eingesetzt werden.

Man unterscheidet zwei Arten von Epoxidharzen: solche, die durch Epoxidation von doppelten Bindungen (cycloaliphatische Epoxyde und epoxydierte Pflanzenöle) und solche, die durch Umsetzung mit Epchlorhydrin (Glycidylether und Ester) zustandekommen. Bei der Umsetzung von Epoxidharzen mit geringer Molmasse (mono-, bi- oder sogar höherfunktional) werden Epichlorhydrine mit Aliphaten oder Polyole (Glycidylether wird gebildet) oder mit Aliphatenkarbonsäuren ( "Glycidylester" werden gebildet) hergestellt.

Der Reaktionsvorgang erfolgt in Gegenwart einer Basis wie Natriumhydroxid, ähnlich der Ausbildung von Bisphenol-A-(!) Diglycidether. Epoxydharze aus (langkettigen) Polyole werden ebenfalls hinzugefügt, um die Zug- und Schlagzähigkeit zu verbessern. Das bromierte B-Phenol A wird eingesetzt, wenn flammwidrige Stoffeigenschaften gefordert sind, wie z.B. bei einigen Elektroanwendungen (z.B. Leiterplatten).

Tetrabromiertes Bisphenol-A-( (TBBPA, 2,2-Bis(3,5-dibromphenyl)propan) oder dessen Diglycid-Ether, 2,2-Bis[3,5-dibromo-4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl]propan, kann der Epoxy-Formulierung zugesetzt werden. Dann kann die Rezeptur wie das reine Bisphenol A reagieren. Zur Erzielung flammhemmender Effekte werden technische Thermoplaste mit einigen (unvernetzten) Epoxidharzen mit sehr hohen Molmassen versetzt. Für einige hochleistungsfähige Anwendungen wurden fluorhaltige Epoxydharze untersucht, wie zum Beispiel der fluorhaltige Diglycid-Ether 5-Heptafluorpropyl-1,3-bis[2-(2,3-epoxypropoxy)hexafluoro-2-propyl]benzol.

Das Reaktionsvermögen gegenüber Härtebildnern ist mit dem von B-Phenol A vergleichbar. Es werden polyvalente Alkohole ("aminische Härter") wie 1,3-Diaminobenzol und alifatische Alkohole wie Diethylentriamin eingesetzt. Bei den Epoxidharzen reagiert der reaktive Ethylenoxidring zusätzlich mit den Funktionsgruppen der Härten. Diätylentriamin ist mit einem roten Symbol gekennzeichnet,[-R-O-]n steht für Polyether-Einheiten des Harz. Beim Mischen von Reaktionsharzmischungen muss wie bei allen Reaktivharzen das stoichiometrische Harz-Härterverhältnis sehr präzise beibehalten werden.

Auf diese Weise können Festigkeit, Dehnbarkeit und andere Merkmale beeinflußt werden; die Säureresistenz wird durch einen erhöhten Epoxidharzanteil gesteigert. Weil eine ungleichmäßige Vermischung der beiden Komponenten den selben Negativeffekt hat wie ein fehlerhaftes Mischungsverhältnis, sind aufwändige Mischvorgänge beim Mischen erforderlich. Dabei kann die resultierende Wärme der Reaktion so groß werden, dass ein Feuer entsteht; jedenfalls können die Harzeigenschaften durch Überhitzen beeinträchtigt werden.

Daher werden für Komponenten mit großen Wandstärken reaktionsarme Kunststoffe eingesetzt. Im Laufe der Verarbeitungszeit nimmt die Harzviskosität in einer nicht-linearen Kennlinie zu, bis eine Weiterverarbeitung nicht mehr möglich ist. Das Erwärmen des Mischharzes reduziert die Konsistenz und erhöht generell die Verarbeitungsfähigkeit, aber auch die Durchlaufzeit.

Niedrig reaktive Epoxydharze erfordern lange Aushärtezeiten und, wenn möglich, eine höhere Aushärtungstemperatur (30 °C bis 40 °C). Manche Epoxydharze können einer thermischen Trocknung unterworfen werden, um eine vollständige Quervernetzung und eine höhere Hitzebeständigkeit nach der Trocknung zu erwirken. Raumtemperaturhärtende Anlagen vulkanisieren partiell bei Zimmertemperatur mit einer sehr versprödeten Matrize - die Vulkanisation für 40 C/5 h bis 6 h eliminiert dies und erhöht zudem die mechanische Belastbarkeit.

Aber auch die mechanische Eigenschaft des ausgehärteten Kunstharzes kann ebenso wie die Wirtschaftlichkeit gesteigert werden. Glycidyläther werden für diese Anwendungen vorzugsweise genutzt, da sie - im Unterschied zu nicht-reaktiven Verdünnungsmitteln - an das Polymere binden und daher nicht auswandern. Die multifunktionalen Reaktionsverdünner werden bei höheren Anforderungen an die mechanische Beschaffenheit angewendet.

Sie besitzen zumindest zwei Epoxygruppen (wie der oft verwendete Hexan-1,6-dioldiglycidylether) und verursachen somit keine Unterbrechung der Mehrstoffaddition. Das eingedickte Harz kann als Füllstoff oder Kleber eingesetzt werden. Weitere Additive werden als Füllstoffe (Hohlkugeln aus Kunststoff, Keramiken oder Glas) eingesetzt, um die Harzdichte zu reduzieren, die Haftung oder Abriebfestigkeit der Oberflächen zu erhöhen (Quarzsand, Keramikpulver) oder die Dauergebrauchstemperatur zu erhöhen (metallische Füllstoffe: Aluminium, Eisen/Stahlpulver).

Der unausgehärtete Kunststoff hat eine Festigkeit von 1020 bis ca. 1200 kg/m3 Der Elastizitätsmodul ist 3000-4500 mpa und die Reißfestigkeit liegt bei ca. 80 ppa. Aus diesem Grund wird Epoxydharz auch zur Behebung von Osmose-Schäden an Bootsrümpfen aus Polyesterharz eingesetzt. Epoxydharz wird in der Regel in zwei Komponenten angeboten, die vom Benutzer anwendungsfertig gemischt werden müssen.

In der sogenannten "A-Komponente" befindet sich in der Regel das Epoxydharz, die "B-Komponente" der Härter, der dem Harz in einem vorgegebenen Mischverhältnis zugegeben wird. Epoxydharze sind in der Regel mit den GHS-Symbolen GHS07 ("Vorsicht") und GHS09 ("Umweltgefährlich") und den dazugehörigen H- und P-Sätzen markiert. Auch die oft verwendeten Epoxidharzhärter auf Aminbasis müssen in der Regel mit GHS-Symbolen (oft GHS05, "korrosiv") sowie mit H- und P-Sätzen markiert werden.

Die Gefahren- und Sicherheitsvorschriften sind je nach verwendetem Gerät und Härterart unterschiedlich, daher sind die Sicherheitsdatenblätter der eingesetzten Geräte besonders zu beachten. Tech-Tipp 18: Verständnis der technischen Daten von Epoxy-Anwendungen (PDF; 353 kB), Kummer-Halbleiter-Technologie.

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