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Siliziumseitengruppen verbessern Haft- und Lösemittelbeständigkeit einkomponentiger Polysulfidklebstoffe
Ein neues Modifikationskonzept für einkomponentige Polysulfidklebstoffe kombiniert Silizium-Seitengruppen mit zusätzlichen Wasserstoffbrückenstellen. Das Ergebnis: deutlich bessere mechanische Eigenschaften und hohe Lösemittelbeständigkeit – auch nach längerer Beanspruchung.
Siliziumhaltige Seitengruppen gelten als wirksame Strategie, um die Lösemittelbeständigkeit von Polysulfidklebstoffen zu verbessern. Allerdings schwächen sie meist die Wasserstoffbrückenbindungen innerhalb des Polymers und damit die mechanische Stabilität. Forschende um Xu Han haben nun ein neues Verfahren entwickelt, das diesen Zielkonflikt überwindet.
Die Wissenschaftler stellten eine Reihe von Silizium-modifizierten einkomponentigen Polysulfidklebstoffen (Sis-OCPS) her, bei denen 1,4-Butandithiol (BSO) und 1,3-Bis(trimethylsilyl)harnstoff (BSU) als Kettenverlängerer in unterschiedlichen Verhältnissen eingesetzt wurden. Die Kombination von Carbonylgruppen (C=O) und doppelten Siliziumseitenketten im BSU sorgte für zusätzliche Reaktionsstellen und eine höhere Siliziumkonzentration, was die mechanischen Eigenschaften und Lösemittelbeständigkeit deutlich verbesserte.
Lesetipp: Klebstoffe und Dichtstoffe
Aus der „Sicht des Chemikers“ geschrieben, vermittelt „Formulierung von Kleb- und Dichtstoffen“ anhand von Grundlagen, Formulierungshinweise sowie Analysen bestehender Rezepte. Im Mittelpunkt stehen hierbei die Zusammensetzung und Bestandteile der verschiedenen Klebstoffarten, deren chemische Strukturen und funktionellen Gruppen. Die daraus resultierenden Eigenschaften werden sowohl für die Endanwendung als auch für die Applikation der Systeme abgeleitet.
Optimiertes Verhältnis für höchste Leistung
Das beste Ergebnis erzielte ein Massenverhältnis von 8:1 (BSO:BSU). Der optimierte Klebstoff (Sis-OCPS3) erreichte eine Zugfestigkeit von 23,75 ± 0,34 MPa, eine Bruchdehnung von 439,03 % und eine Scherfestigkeit von 4,72 ± 0,27 MPa. Selbst nach 21 Tagen Eintauchung in Öl und Wasser blieb die Zugfestigkeit mit 20,86 ± 0,29 MPa bzw. 19,04 ± 0,27 MPa nahezu erhalten.
Die Studie zeigt, dass die duale Silizium-Seitengruppenmodifikation in Kombination mit zusätzlichen Wasserstoffbrückenstellen ein praktikabler Ansatz ist, um leistungsstarke, langlebige Polysulfidklebstoffe zu entwickeln, die sich auch für anspruchsvolle industrielle Anwendungen eignen.
Quelle: Han, X. et al. Dual silicon side chain modification of one-component polysulfide adhesives for excellent mechanical properties and solvent resistance. Polym. Chem. 40 (2025).
