Quelltext der Seite Vinylesterharze

'''Vinylesterharze''' ([[Kurzzeichen (Kunststoff)|Kurzzeichen]] VE-Harze, auch '''Phenacrylatharze''' genannt) sind [[Kunstharz]]e, die im ausgehärteten Zustand [[duroplast]]ische [[Kunststoff]]e von hoher [[Festigkeit]] und [[chemische Beständigkeit|chemischer Beständigkeit]] bilden. Vinylesterharze werden neben [[Epoxidharz]]en und [[Ungesättigte Polyesterharze|ungesättigten Polyesterharzen]] (UP-Harze) bei der Herstellung [[glasfaserverstärkter Kunststoff]]e verwendet. VE-Harze bestehen aus einem [[Prepolymer]] mit zwei oder mehr [[Acrylsäureester|Acrylat-]] oder [[Methacrylsäure|Methacrylat]]-Gruppen („Vinylester“) und einem [[Monomer]] mit [[Vinylgruppe]], meist [[Styrol]]. VE-Harze unterscheiden sich von den UP-Harzen, da bei VE-Harzen die reaktionsfähigen C=C-Doppelbindungen nur endständig am Prepolymer auftreten und bei der Härtung der Harze zu einer weniger engmaschigen Vernetzung der Duroplaste führt.<ref name="Faserverbund">Gottfried Wilhelm Ehrenstein: ''Faserverbund-Kunststoffe'', Carl Hanser, München, 2006, S. 60f. [https://books.google.ch/books?id=bUVsDwAAQBAJ&lpg=PA61&dq=Vinylesterharz&hl=de&pg=PA60#v=onepage&q=Vinylesterharz&f=false (Eingeschränkte Vorschau)].</ref> VE-Harze zählen zu den [[Reaktionsharz]]en, da bei der Härtung kein Kondensat freigesetzt wird.

== Herstellung ==
[[Datei:Novolak-Vinylester.svg|mini|250px|Allgemeine Struktur von Novolak-Vinylester mit ''n'' üblicherweise im Bereich von 0 bis 4. Es liegen verschiedene [[Konstitutionsisomere]] vor.]]

=== Vinylester ===
Vinylester werden als Prepolymer durch Veresterung von [[Epoxidharz]]en mit [[Acrylsäure]] oder [[Methacrylsäure]] hergestellt. Als Epoxide werden neben [[Epoxidharz#Novolak-Epoxidharze|Novolak-Epoxidharze]] meist [[Bisphenol-A-diglycidylether]] verwendet. Typisch ist die Umsetzung von [[Bisphenol A]] mit [[Epichlorhydrin]] zum Epoxid und die anschließende Veresterung mit Acrylsäure.<ref name="KunstChemIng">Wolfgang Kaiser: ''Kunststoffchemie für Ingenieure'', 3. Auflage, Carl Hanser, München, 2011, S. 435 f.</ref>

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|- class="hintergrundfarbe2" valign="bottom"
| [[Datei:Diglycidether.svg|center|400px|Synthese von Bisphenol-A-diglycidylether.]]
| [[Datei:Vinylesterharz-BADGE.svg|center|500px|Synthese von Bisphenol-A-diglycidylether.]]
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| <small>Epichlorhydrin wird an Bisphenol A addiert und es entsteht Bis(3-chlor-2-hydroxy-propoxy)bisphenol A. Anschließend wird in einer [[Kondensationsreaktion]] mit einer stöchiometrischen Menge an [[Natriumhydroxid]] das Bis-Epoxid gebildet.</small>
| <small>In einer [[Additionsreaktion]] bildet sich aus den Epoxid-Gruppen des Bisphenol-A-diglycidylethers und der Acrylsäure ein Ester mit einer Vinylgruppe. </small>
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|}

=== Vinylmonomer ===
Das Reaktionsprodukt wird danach beispielsweise in [[Styrol]] mit einem Massengehalt von 35 bis 45 % gelöst. Dem mehr oder minder viskosem Produkt können noch Additive, wie Beschleuniger für die Härtung ([[Sikkativ]]e) oder Paraffine zur Hemmung der Verdampfung des Monomers während der Härtung zugesetzt werden.

== Härtung ==
Nach Zusatz eines [[Peroxide|Peroxid]]-[[Initiator (Chemie)|Initiator]] setzt eine [[Kettenpolymerisation|radikalische]] [[Copolymerisation]] des Styrols und des ungesättigten Prepolymers ein.<ref>{{RömppOnline|ID=RD-22-00815|Name=Vinylester-Harze|Abruf=2014-06-07}}</ref> Als [[Initiator (Chemie)|Initiatoren]] werden Verbindungen, wie [[Dibenzoylperoxid]] und [[Methylethylketonperoxid]] eingesetzt. Neben Warmhärtung ist durch Zusatz von Beschleunigern eine Kalthärtung möglich. Mit [[Photoinitiator]]en ist auch eine UV-Härtung möglich.<ref name="Faserverbund" />

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|- class="hintergrundfarbe2"
|[[Datei:Vinylesterharz gehärtet.svg|900px]]
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| <small>Strukturausschnitt eines UP-Duroplasten. Segmente des ehemaligen Vinylesters sind blau markiert. Sie bilden eine Vernetzung zwischen den Polystyrol-Segmenten. Die wellenförmigen Bindungen deuten die Fortsetzung des Makromoleküls an. </small>
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|}

Die Härtung von Novolak-Vinylestern läuft analog. Für Duroplasten mit hoher Anwendungstemperatur werden bei Novolak-Vinylestern zusätzlich auch [[Diisocyanate]] eingesetzt, die eine unter Bildung von [[Carbamate|Urethangruppen]] zusätzliche Vernetzung zwischen den [[Hydroxygruppe]]n des Prepolymers erlauben. Diese Harze werden Vinylesterurethanharze (VEU-Harze) genannt.<ref name="Faserverbund" />

== Eigenschaften ==
Das gehärtete Harz lässt in der Anwendung Dauertemperaturen bis 125&nbsp;°C zu und ist beständig gegen 37%ige Salzsäure und 50%ige Natronlauge. Im Vergleich zu den spröden Duroplaste aus UP-Harzen führt die geringere Vernetzung zu einem recht schlagzähen und etwas flexibleren Material. Die [[Bruchdehnung]] liegt zwischen 5 und 6 %.<ref name="KunstChemIng" />

== Anwendung ==
* Chemischer Apparatebau: Behälter, Rohre, Kühltürme
* Kfz-Bau: Ölsumpfwannen, Zylinderkopfdeckel, großflächige Karosserieteil
* Sport: Bootsmasten, Skistöcke

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Kunstharz]]
[[Kategorie:Duroplast]]