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Isocyanatfreie Polyharnstoffe: Nachhaltige Herstellung mit variablen Eigenschaften
Ein neues Schmelz-Polykondensationsverfahren ermöglicht die Herstellung von isocyanatfreien, halb-aromatischen Polyharnstoffen mit einstellbaren mechanischen Eigenschaften – von weichen Elastomeren bis zu hochmoduligen Thermoplasten.
Isocyanatfreie Polyharnstoffe gelten als umwelt- und gesundheitsschonende Alternative zu herkömmlichen Polyharnstoffen, da auf toxische Isocyanat-Monomere verzichtet wird. Ein Forschungsteam hat nun ein lösungsmittelfreies Schmelz-Polykondensationsverfahren entwickelt, bei dem biobasierter Harnstoff mit linearen primären Diaminen und aromatischen Diaminen umgesetzt wird. Dadurch können aromatische Diamine direkt eingebaut werden – bisher eine Herausforderung bei früheren Verfahren.
Durch Variation des Gehalts an aromatischen Diaminen (5–20 Gew.-%) entstanden Polyharnstoffe mit hoher thermischer Stabilität (Zersetzungstemperatur Td,5 % > 318 °C) und stark unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften.
Veranstaltungstipp: Polyurethan
Das Seminar „Polyurethanlacke“ am 10.09.2025 in Essen vermittelt Ihnen, warum Polyurethanlacke sich als hochwertige Beschichtungen etabliert haben. Sie lernen welche Polyisocyanate und welche Polyole momentan relevant sind und wie sie das Lacksystem beeinflussen. Auch die Unterschiede, die bei der Formulierung von 1K, 2K sowie wässrigen oder lösemittelhaltigen Polyurethansystemen zu beachten sind, werden vermittelt. Abgerundet wird das Programm durch die Vermittlung von Tipps zu Dual-Cure- und Hybridsystemen.
Von Elastomer bis Hochleistungsthermoplast
Besonders bemerkenswert: Der E-Modul variierte über drei Größenordnungen – von 3 MPa bei weichen Elastomeren bis zu 1,1 GPa bei hochmoduligen Thermoplasten. Obwohl atomkraftmikroskopische und röntgenbasierte Untersuchungen eine amorphe Morphologie ohne deutliche nanoskalige Phasenseparation zeigten, erreichten duktil verarbeitete Filme eine ausgezeichnete mechanische Leistung. Ursache dafür sind die Ureafunktionen, deren bidentate Wasserstoffbrückenbindungen als physikalische Vernetzungspunkte wirken.
Die Arbeit zeigt, dass sich hochwertige, halb-aromatische Polyharnstoffe mit einstellbaren Eigenschaften und umweltfreundlicher Synthese herstellen lassen – ohne Leistungseinbußen.
Quelle: Polymer Chemistry, Issue 29, 2025
