Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Silazan-Silicon-Copolymeren als innovative Polymerwerkstoffe für flexible

Beschichtungen

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von neuartigen Polysilazan-Polysiloxan-Schutzschichten für flexible Trägermaterialien mit herausragenden Eigenschaften, wie extremer Flammwidrigkeit, Antifouling-Wirkung und easy-to-clean-Effekt. Um dies zu erreichen, sollen Hybridpolymere entwickelt werden, welche aus Polysilazaneinheiten als Hartsegment und Polysiloxaneinheiten als Weichsegment aufgebaut sind. Es sollen eine Vernetzungsstrategie, die eine kovalente Bindung zwischen beiden Polymertypen ermöglicht, sowie die Aufbereitung zu Beschichtungsmassen und deren Applikation im Streichverfahren mit anschließender Verfestigung durch eine thermische Behandlung entwickelt werden. Einzelne Reaktionsschritte bzw. Reaktionsprodukte der Hybridpolymersynthese werden mittels IR-Spektroskopie, DSC und GPC analysiert. Applizierte Schichten werden hinsichtlich ihrer mechanischen und chemischen Beständigkeit sowie des Brandverhaltens untersucht. Die Bearbeitung erfolgt in vier Schwerpunkten:

A) Synthese von Silazan-Siloxan-Hybridpolymeren

B) Untersuchungen zur Vernetzung und Verfestigung der Hybridpolymere

C) Aufbereitung zu Beschichtungsmassen

D) Untersuchungen zur Schichtbildung aus Polymermischungen

Das größte Innovationspotenzial für KMU wird für den Bereich der beschichteten technischen Textilien erwartet, der in Deutschland ein sehr umsatzstarkes Marktsegment darstellt. Die vielfältigen möglichen Anwendungen liegen im Bereich extrem flammfester Beschichtungen für flexible Materialien im Bau- und Transportbereich sowie Brandschutzelemente in öffentlichen Gebäuden mit Brandklasse A2, Anti-Graffiti-Beschichtungen für flexible Outdoorflächen, wie Planen, Werbebanner und textile Architektur und biozidfreie Antifouling-Beschichtungen für flexible Materialien im Outdoor- und maritimen Bereich, wie Bootsplanen, Swimming-Pools und Ölsperren.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Projekts war die Entwicklung von extrem flammwidrigen Silazan-Silicon-Schutzschichten für flexible Substrate. Um dies zu erreichen, wurden Copolymere entwickelt, die aus Silazaneinheiten als Hart- und Siliconeinheiten als Weichsegment aufgebaut sind.

Die Copolymersynthese wurde im Laborreaktor über eine Pt-katalysierte Hydrosilylierung durchgeführt. Dafür wurden Si-H- bzw. vinylhaltige Silicone und Silazane eingesetzt. Die Charakterisierung erfolgte mittels FTIR- und NMR-Spektroskopie sowie rheologisch.

Die Copolymere wurden zu Beschichtungsmassen aufbereitet, indem die benötigten Mengen an Initiator und Vernetzer sowie SiO2 als Füllstoff zugegeben wurden. Die Massen waren lösemittelfrei. Die besten Ergebnisse der Schichtbildung wurden durch thermische Vernetzung nach Zugabe von Dicumylperoxid als Initiator und Si-H-haltigem Silazan als Vernetzer zum Copolymer erzielt. Es wurden über Umkehrbeschichtung im Streichverfahren Verbunde mit flexiblen Textilien aus Basalt, Glas und PES/Baumwolle hergestellt.

Auch die direkte Aufbereitung der Edukte Silazan und Silicon zu Polymermischungen, die als Beschichtungsmasse verwendet werden können, wurde getestet. Mit einem vinylhaltigen Silicon und einem Si-H-haltigen Silazan sowie Dicumylperoxid und SiO2 konnten über Umkehrbeschichtung Verbunde mit flexiblen Trägern aus Basalt, Glas und PES/Baumwolle hergestellt werden.

Verbunde mit Silazan-Silicon-Schichten weisen eine sehr gute Flammwidrigkeit auf. Im Vergleich zu Siliconschichten wurden bessere Ergebnisse bzgl. der Fleckenempfindlichkeit und Chemikalienbeständigkeit erzielt. Silazan-Silicon-Schichten sind flexibel und besitzen einen guten Abriebwiderstand.

Die Anwendungsmöglichkeiten der Neuentwicklung sind vielfältig. Die flammfesten Verbunde können im Bau- und Transportbereich sowie in öffentlichen Gebäuden eingesetzt werden. Der easy-to-clean-Effekt ermöglicht den Einsatz für flexible Outdoormaterialien, wie Planen, textile Architektur, Werbebanner uvm.