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Lexikon der Chemie: Polyurethane

Polyurethane, Polyisocyanate, Abk. PUR, eine Gruppe von Thermoplasten, die durch Polyaddition von Diisocyanaten (auch Triisocyanaten) mit zweiwertigen Alkoholen oder anderen Polyolen entstehen. Durch die in den Urethangruppen enthaltene Amidbindung -CO-NH- ähneln die P. den Polyamiden.

Lineare P. erhält man durch Umsetzung von Diisocyanaten (z. B. Hexan-1,6-diisocyanat) mit Butan-1,4-diol: n OCN-(CH2)6-NCO + n HO-(CH2)4-OH → – [CONH- (CH2)6-NHCO-O-(CH2)4-O-]n.

Die relative Molekülmasse dieser linearen P. beträgt etwa 8000, die Schmelztemperatur etwa 190 °C und die höchste Dauergebrauchstemperatur 130 °C. Sie werden wie die Polyamide für Formmassen, Borsten u. a. eingesetzt. Höher schmelzende P. gewinnt man durch den Einsatz aromatischer Diisocyanate. So schmilzt das P. aus Phenyldiisocyanat und Ethylenglycol bei 340 °C. In der Technik wird häufig 2,4-Toluyldiisocyanat eingesetzt. Als Verbindungen mit Hydroxygruppen dienen Ethylenglycol, Butan-1,4-diol, Hexantriol u. a., ferner auch Polyester wie Adipinsäurediglycolester.

Je nach den eingesetzten Ausgangsprodukten und den angewandten Reaktionsbedingungen erhält man Faserstoffe, Festkörper, kautschukähnliche Stoffe, Schaumstoffe, Lacke und Metallkleber. Zugesetzte Füllstoffe, wie Ruß, Titandioxid und Aluminiumoxid, verbessern die Verarbeitbarkeit des Materials, aus dem man bei Temperaturen von 40 bis 100 °C auf Spritzmaschinen Fäden, Bänder und Schläuche herstellen kann. Auf Spritzgußmaschinen, Extrudern und Pressen lassen sich P. zu Werkstücken für die Elektroindustrie und zu Konstruktionselementen für Meßgeräte, Apparaturen u. a. verarbeiten.

Vernetzte P. erhält man durch Polyaddition von Triisocyanat-Diisocyanat-Gemischen an hochmolekulare Polyole. Eine Vernetzung ist auch durch Addition der Di- und Triisocyanate an verzweigte Polyester möglich. Die Eigenschaften der vernetzten P. können je nach Vernetzungsgrad in einem weiten Bereich variiert werden. Vernetzte P. werden als Lackbindemittel, Klebstoffe, Decklacke für PVC, Formmassen, Gewebebeschichtungen, Folien u. a. eingesetzt. Polyurethankautschuk wird durch Addition von Diisocyanaten an lineare Polyester (z. B. Polyester aus Glycol und Adipinsäure) der Di- und Triisocyanate an verzweigte Polyester möglich. Die Eigenschaften der vernetzten P. können je nach Vernetzungsgrad in einem weiten Bereich variiert werden. Vernetzte P. werden als Lackbindemittel, Klebstoffe, Decklacke für PVC, Formmassen, Gewebebeschichtungen, Folien u. a. eingesetzt. Polyurethankautschuk wird durch Addition von Diisocyanaten an lineare Polyester (z. B. Polyester aus Glycol und Adipinsäure) hergestellt. Er ist sehr abriebfest, öl- und benzinbeständig; gegenüber Säuren, Alkalien und siedendem Wasser ist er jedoch nicht resistent. Von Nachteil ist die Unverträglichkeit mit anderen Kautschuksorten. Auf Geweben aus natürlichen oder synthetischen Fasern haften diese P. gut, so daß die hergestellten Schichtpreßstoffe sehr fest sind. Polyurethanschaumstoffe erhält man, wenn man die Polyaddition in wäßrigen Emulsionen vornimmt; hierbei kommt es infolge von Kohlendioxidabspaltung zur Blasenbildung. Diese Schaumstoffe werden zur Wärme- und Schalldämmung, als Polstermaterial, zur Herstellung von Matten sowie für Decken- und Wandverkleidungen verwendet. Ein spezieller PUR-Schaum kann bis zum 100fachen der Eigenmasse an Öl absorbieren und zur Bekämpfung von Ölhavarien auf See und zur Ölbeseitigung in Grundwasser eingesetzt werden. Der Schaumteppich wird am Havarieort erzeugt und ist nach Abpressen des aufgesaugten Öls erneut einsatzbereit. Polyurethanlacke zeichnen sich durch Beständigkeit gegenüber Chemikalien, durch Härte, Elastizität, Glanz, Haftfestigkeit und gute elektrische Eigenschaften aus und lassen sich beliebig pigmentieren. Ausgezeichnete Polyurethanklebstoffe erhält man durch Umsetzen von Triisocyanaten z. B. mit Polyestern. Setzt man Leinöl mit mehrwertigen Alkoholen und Mono- oder Diestern um und kombiniert sie mit Diisocyanaten, so entstehen die Urethanleinöle, d. s. schnell trocknende Öle, die sich durch eine besonders hohe Chemikalienbeständigkeit auszeichnen.

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