Self-Healing Approaches for Melamine-Based Surfaces

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDissertationForschung

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines melaminbasierten, selbst-heilenden Beschichtungssystems. Der Selbstheilungseffekt wurde mittels temperatursensibler chemischer Gruppen gesteuert, die unter Temperaturbehandlung über eine Diels-Alder Reak-tion (DA) vernetzten, und bei einer höheren Temperatur wieder gespalten werden konnten, retro Diels-Alder Reaktion (rDA). Die Chemie beruhte auf einer Cycloadditionsreaktion von Furan- und Maleimidfunktionalitäten. Furan modifizierte Melaminpartikel oder Monomerbau-steine wurden mittels Maleimidvernetzer zu einem makromolekularen Beschichtungsfilm ver-netzt. Im ersten Teil der Dissertation wird die Herstellung von Furan funktionalisierten Melaminparti-keln mittels Co-Polymerisation von Furan-Formaldehyd Harz mit Melamin-Formaldehyd Harz beschrieben. Die erhaltenen Partikel zeigten Furangruppen an der Partikeloberfläche, jedoch waren diese inhomogen verteilt. Durch die Co-Polymerisation entstanden melaminreiche (DA unreaktiv) und furanreiche Regionen (DA reaktiv). Da nur letztere eine DA Reaktion mit Ma-leimiden eingehen können, um ein reversibles Netzwerk auszubilden, konnte mit diesen Parti-keln keine homogene Reaktivität erzielt werden, wodurch auch kein makromolekularer Be-schichtungsfilm erzeugt werden konnte. Deswegen wurde im zweiten Teil der Arbeit die Par-tikelherstellung mit einer anderen Strategie durchgeführt. Um die Dichte an Furangruppen an der Oberfläche zu erhöhen und eine homogenere Vertei-lung der reaktiven Gruppen zu erreichen, wurde ein Melaminmolekül mit einem Furanmolekül verknüpft um ein bi-funktionelles Monomer zu erhalten. Das neue bi-funktionelle Monomer lieferte in der Partikelherstellung mit Formaldehyd chemisch homogene und monodisperse Partikel, die eine höhere Dichte an Furangruppen an der Partikeloberfläche zeigten. Dadurch konnte auch eine höhere Reaktivität mit Maleimidvernetzern erzielt werden, und es konnten DA Netzwerke hergestellt werden. Im dritten Teil der Arbeit wurde die DA Reaktion des neuen Furan-Melamin Monomers (Fu-Mel) mit bi- und multifunktionellen Maleimidvernetzern untersucht. Die favorisierten Reakti-onsbedingungen für eine erfolgreich DA und rDA Reaktion wurden erforscht, um in späterer Folge einen effektiven Selbstheilungseffekt in den Beschichtungssystemen zu garantieren. Die besten Reaktionsparameter wurden auf die Partikel – Vernetzer Systeme übertragen, und erste Beschichtungen wurden erhalten. Im letzten Teil der Dissertation wurde ein DA Harz entwickelt. Zunächst wurde aus dem Fu-Mel Monomer mit dem Maleimidvernetzer ein DA Addukt synthetisiert, welches in weiterer Folgen mit Formaldehyd zu einem Harz kondensiert wurde. Das DA Harz wurde zur Impräg-nierung von Dekorpapier verwendet, aber auch ohne Substrat in Reinform gehärtet. Mit die-sen Proben wurden anschließend Selbstheilungsexperimente durchgeführt.

Details

Titel in ÜbersetzungSelbstheilungsmethoden für melaminbasierte Oberflächen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Kern, Wolfgang, Beurteiler A (intern)
  • Kandelbauer, Andreas, Beurteiler B (extern), Externe Person
StatusVeröffentlicht - 2019