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Flexible Epoxidharze trotzen der Kälte
Zwei neu entwickelte Härterformulierungen für Epoxidharze ermöglichen eine bisher unerreichte Kombination aus Flexibilität, Tieftemperaturbeständigkeit und elektrischer Stabilität. Die Forschung könnte Anwendungen in Sensorik und Elektronik unter Extrembedingungen voranbringen.
Ein chinesisches Forschungsteam hat zwei innovative Epoxidharzhärter entwickelt, die gezielt auf die typischen Schwächen konventioneller Epoxidharzsysteme – Sprödigkeit und eingeschränkte Tieftemperaturbeständigkeit – reagieren. Dabei kommen zwei unterschiedliche molekulare Designansätze zum Einsatz: ein silanmodifizierter Härter (DETA-Si) und ein auf flexiblen Ketten basierender Härter (NBOn).
Das mit DETA-Si formulierte Epoxidharzsystem zeigt eine außergewöhnlich hohe Dehnung bei Bruch von 125 % – ein 22-facher Anstieg im Vergleich zu herkömmlichen Systemen. Gleichzeitig bleibt die dielektrische Verlustleistung mit tan δ < 0,04 gering, die thermische Zersetzungstemperatur beträgt 236 °C. Die NBOn-Serie hingegen kombiniert aromatische und aliphatische Strukturen, um die Tieftemperatureigenschaften gezielt zu verbessern. Die Proben behalten selbst nach 24-stündiger Lagerung in flüssigem Stickstoff bei 77 K mehr als 50 % ihrer ursprünglichen Dehnbarkeit.
Lesetipp: Epoxidharze
Epoxidharze sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie kaum eine Bindemittelklasse. In ihrem neuen Fachbuch „Epoxidharze“ erläutern die Autoren Dornbusch, Christ und Rasing die Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe und vermitteln anhand konkreter Formulierungen den Einsatz der Epoxy- und Phenoxyharze in industriellen Beschichtungen – u.a. für Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen, Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen.
Mechanisch-elektrische Synergien unter Extrembedingungen
Zusätzlich wurden Epoxidharz-Komposite mit dem NBOn-Härter auf ihre Leitfähigkeitseigenschaften bei Tieftemperaturanwendung untersucht. Diese zeigen bei 30-tägiger Kälteeinwirkung stabile elektrische Widerstandswerte mit Abweichungen von weniger als ±5 %. Der Forschung zufolge liegt der Schlüssel zur verbesserten Leistung in gezieltem „Free-Volume-Engineering“, das mittels WLF-Modellierung quantifiziert wurde.
Die neu entwickelten Formulierungen könnten künftig in flexiblen elektronischen Bauteilen, Sensoren oder Geräten für den Einsatz unter arktischen Bedingungen Anwendung finden. Die Studie liefert damit eine tragfähige Basis für neue Entwicklungen im Bereich funktioneller Beschichtungen, die sowohl mechanisch belastbar als auch elektrisch zuverlässig bleiben – selbst bei tiefsten Temperaturen.
Quelle: Polymer Chemistry, Issue 24, 2025, Royal Society of Chemistry
