Was ist ein Polyharnstoff?
Polyharnstoffe sind Harze mit einer Harnstoffstruktur (Urea) in der Hauptkette und werden durch Polymerisation von Isocyanaten und Polyaminen gewonnen.
Polyharnstoff wird hauptsächlich als Auskleidungsmaterial verwendet, bei dem das Isocyanat und das Polyamin gemischt und im Spray verteilt werden, um das Objekt nach der Beschichtung durch eine schnelle chemische Reaktion zu beschichten.
Polyharnstoff verfügt über eine ausgezeichnete Chemikalien-, Wasser- und Abriebbeständigkeit und eignet sich daher für die Auskleidung von Chemieanlagen und Chemietanks.
Ein Harz mit einer ähnlichen Struktur wie Polyharnstoff ist Polyurethan. Die Struktur der Hauptkette unterscheidet sich zwischen den beiden: Die C-N-Bindungen in Polyharnstoff sind leicht hydrolysierbar, während die C-O-Bindungen in Polyurethan dazu neigen, sich leichter zu zersetzen.
Andererseits sind die Hauptketten von Polyurethanen drehbarer als die von Polyharnstoffen, wodurch Polyurethane flexibler sind als Polyharnstoffe.
Verwendungen von Polyharnstoffen
Polyharnstoffe sind Harze mit einer Harnstoffstruktur in der Hauptkette und werden durch Polymerisation von aromatischen oder aliphatischen Aminen und Isocyanaten gewonnen.
Die Hauptanwendungsmethode ist die Sprühanwendung, bei der ein Sprühgemisch aus den beiden vorgenannten Komponenten aufgetragen wird und eine chemische Reaktion auf dem Objekt abläuft, um die Beschichtung zu erzeugen.
Polyharnstoff wird hauptsächlich als Auskleidungsmaterial verwendet. Aufgrund seiner hervorragenden Wasserdichtigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Abriebfestigkeit und verschiedener anderer physikalischer Eigenschaften wird Polyharnstoff zum Schutz von Oberflächen wie Chemikalientanks, Chemieanlagen, Flüssigkeitsdämmen, Gruben und Wasserkanälen verwendet. Andere Polyharnstoffbeschichtungen werden auch bei Autos verwendet, um die Textur und Haltbarkeit zu verbessern.
Reaktionen bei der Bildung von Polyharnstoff
Polyharnstoff ist ein Polymer aus Isocyanat und Amin. Durch Veränderung der Struktur des Ausgangsmonomers lassen sich Polyharnstoffe mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften herstellen.
Typische Isocyanate sind 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und Amine wie Polyetheramine.
Bei der Sprühanwendung wird das Isocyanat- und Amingemisch komprimiert, erhitzt und versprüht. Das erhitzte Gemisch reagiert sofort nach dem Anhaften auf dem Objekt, wodurch sofort Polyharnstoff entsteht und es beschichtet. Das Spray hat außerdem den Vorteil, dass es die Umwelt nur wenig belastet, da es keine flüchtigen organischen Lösungsmittel (VOC) wie Toluol oder Ethylacetat enthält.
Polyharnstoffe und Polyurethane
Ein dem Polyharnstoff ähnliches Harz ist das Polyurethan. Polyurethane haben Urethanbindungen, die durch die Reaktion von Isocyanaten und Polyolen entstehen. Urethanharze werden in verschiedenen Industriezweigen verwendet, z. B. in der Textil-, Farben-, Klebstoff- und Kunstlederindustrie, da ihre Eigenschaften, wie z. B. Hydrophilie und chemische Beständigkeit, durch Änderung der Formulierung und der Formbedingungen verändert werden können.
Polyurethane sind jedoch anfällig für den Abbau durch Hydrolyse am C-O-Teil und können auch durch oxidative Reaktionen unter Einwirkung von Licht und Wärme abgebaut werden.
Die C-N-Bindungen in Polyharnstoffen werden übrigens nicht hydrolysiert, so dass Polyharnstoffe weniger anfällig für den Abbau sind als Polyurethane. Außerdem neigen Polyurethane dazu, ihre Hauptketten in ihrer Molekülstruktur leichter zu drehen als Polyharnstoffe, so dass Polyharnstoffe eher steif sind und hervorragende Materialblockierungseigenschaften haben, während Polyurethane eher flexibel sind.