Einführung

Antioxidantien (oder Wärmestabilisatoren) sind Additive, die den Abbau von Polymeren durch Sauerstoff oder Ozon in der Atmosphäre hemmen oder verzögern. Sie sind die am häufigsten verwendeten Additive in Polymermaterialien. Beschichtungen unterliegen einem thermischen Oxidationsabbau, nachdem sie bei hohen Temperaturen eingebrannt oder dem Sonnenlicht ausgesetzt wurden. Phänomene wie Alterung und Vergilbung beeinträchtigen das Aussehen und die Leistung des Produkts erheblich. Um dies zu verhindern oder zu verringern, werden üblicherweise Antioxidantien zugesetzt.

Der thermische oxidative Abbau von Polymeren wird hauptsächlich durch die kettenartige Radikalreaktion verursacht, die durch die beim Erhitzen von Hydroperoxiden entstehenden freien Radikale ausgelöst wird. Der thermische oxidative Abbau von Polymeren kann durch den Einfang freier Radikale und die Zersetzung von Hydroperoxiden gehemmt werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Antioxidantien können die oben genannte Oxidation hemmen und werden daher häufig eingesetzt.

Arten von Antioxidantien

Antioxidantienlassen sich nach ihrer Funktion (d. h. ihrem Eingriff in den chemischen Prozess der Autooxidation) in drei Kategorien einteilen:

kettenabbrechende Antioxidantien: Sie fangen oder entfernen hauptsächlich freie Radikale, die durch die Autooxidation von Polymeren entstehen;

Hydroperoxid zersetzende Antioxidantien: Sie fördern hauptsächlich die nichtradikalische Zersetzung von Hydroperoxiden in Polymeren;

Metallionenpassivierende Antioxidantien: Sie können mit schädlichen Metallionen stabile Chelate bilden und so die katalytische Wirkung von Metallionen auf den Autooxidationsprozess von Polymeren passivieren.

Von den drei Arten von Antioxidantien werden kettenabbrechende Antioxidantien als primäre Antioxidantien bezeichnet, hauptsächlich gehinderte Phenole und sekundäre aromatische Amine; die beiden anderen Arten werden als Hilfsantioxidantien bezeichnet, darunter Phosphite und Dithiocarbamat-Metallsalze. Um eine stabile Beschichtung zu erhalten, die den Anwendungsanforderungen entspricht, wird üblicherweise eine Kombination mehrerer Antioxidantien gewählt.

Anwendung von Antioxidantien in Beschichtungen

1. Wird in Alkyd, Polyester und ungesättigtem Polyester verwendet
In den ölhaltigen Bestandteilen von Alkydharzen sind Doppelbindungen in unterschiedlichem Ausmaß vorhanden. Einfache Doppelbindungen, Mehrfachdoppelbindungen und konjugierte Doppelbindungen oxidieren bei hohen Temperaturen leicht zu Peroxiden, wodurch die Farbe dunkler wird. Antioxidantien können Hydroperoxide zersetzen und so die Farbe aufhellen.

2. Wird bei der Synthese von PU-Härter verwendet
PU-Härter bezeichnet im Allgemeinen das Präpolymer aus Trimethylolpropan (TMP) und Toluoldiisocyanat (TDI). Wird das Harz während der Synthese Hitze und Licht ausgesetzt, zersetzt sich das Urethan in Amine und Olefine und bricht die Kette auf. Ist das Amin aromatisch, wird es zu einem Chinon-Chromophor oxidiert.

3. Anwendung in duroplastischen Pulverlacken
Ein gemischtes Antioxidans aus hochwirksamen Phosphit- und Phenolantioxidantien, geeignet zum Schutz von Pulverbeschichtungen vor thermischer Oxidation während der Verarbeitung, Aushärtung, Überhitzung und anderen Prozessen. Zu den Anwendungen gehören Polyesterepoxid, blockiertes Isocyanat TGIC, TGIC-Ersatzstoffe, lineare Epoxidverbindungen und duroplastische Acrylharze.

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Mit Innovation und Fortschritt in der Lackindustrie wird die Bedeutung von Antioxidantien für Beschichtungen immer deutlicher, und der Entwicklungsspielraum wird größer. Antioxidantien werden sich künftig in Richtung hoher relativer Molekülmasse, Multifunktionalität, hoher Effizienz, Neuheit, Verbundwerkstoff, Reaktionsfähigkeit und umweltfreundlichem Schutz entwickeln. Dies erfordert von Praktikern intensive Forschung sowohl zum Wirkmechanismus als auch zur Anwendung, um die Antioxidantien kontinuierlich zu verbessern. Die strukturellen Eigenschaften von Antioxidantien müssen eingehend erforscht und darauf basierend neue und wirksame Antioxidantien entwickelt werden. Dies wird die Verarbeitung und Anwendung in der Lackindustrie maßgeblich beeinflussen. Antioxidantien für Beschichtungen werden ihr enormes Potenzial zunehmend entfalten und hervorragende wirtschaftliche und technologische Vorteile bieten.