Aminröte und Carbamatbildung
Aminröte und Carbamatbildung
AMINRÖTE
Bei Raumtemperatur ausgehärtetes Epoxydharz erscheint manches Mal klebrig und weniger glasklar und glatt auf der Oberfläche, im Vergleich zu im Ofen gehärteten Proben. Die Ursache ist höchstwahrscheinlich auf eine chemische Nebeneaktion von Feuchtigkeit in der Luft (erhöhte Luftfeuchtigkeit bei Wetterwechseln) in Wechselwirkung mit dem Härter zurückzuführen. Dieses Phänomen ist in der Epoxydchemie als "Aminröte" oder "Carbamatbildung" bekannt.
Was ist Aminröte?
Aminröte kann als ein klebriges, öliges oder wachsartiges Aussehen auf der Oberfläche eines ausgehärteten Epoxyds beschrieben werden. Es kann als schmierig-weiße Flecken oder sogar als salzartige, kristalline Ablagerungen erscheinen. Häufig kann es auch wolkig, milchig oder grau gefärbt sein, mit Opazität und Stumpfheit.
Was sind die Unterschiede zwischen Aminröte und Carbamatbildung?
Aminröte und Carbamatbildung ergeben im Allgemeinen das gleiche unerwünschte Aussehen nach der Aushärtung, unterscheiden sich aber in ihrem chemischen Ursachen. Wenn sich Aminröte auf Feuchtigkeit bezieht, die auf der Oberfläche des Epoxyds kondensiert, ist das Ausblühen oder Carbamatbildung im Wesentlichen die umgekehrte Reaktion, bei der wasserlösliche Verbindungen an die Oberfläche wandern oder "auslaugen", was zu klebrigen Ablagerungen wie Wasserflecken im Sand führt.
Warum tritt Carbamatbildung auf?
Da Aminhärter hygroskopisch sind (Feuchtigkeit absorbieren), können sie mit der Feuchtigkeit in der Luft reagieren und Ammoniumcarbamat-Nebenprodukte bilden.
Aminhärter mit einer längeren Topfzeit sind anfälliger für Aminröte/Carbamatbildung, da sie in der Gelphase viel langsamer Oligomere bilden. Dies ermöglicht dann mehr Zeit, um mit der Feuchtigkeit negativ zu interagieren, anstelle mit den Epoxydgruppen.
Wie vermeidet man Aminröte und Carbamatbildung?
Es gibt mehrere Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen, im Wesentlichen durch "Aushungern" des Aushärtungsprozesses von Feuchtigkeit.
1. Vermeiden Sie offene Aushärtungsprozesse. Die Aushärtung bei 23 °C in einem (geschlossenen) Ofen ist besser als die (offene) Aushärtung bei 23 °C im Labor (Werkstatt).
2. Aushärtung mit der Technik des geschlossenen Systems. Ähnlich wie bei Punkt 1 wird empfohlen, die Teile gegen Umgebungsfeuchtigkeit in einem Kastenofen, einem Abzug, einem Exsikkator, einem Stickstoff-Trockenkasten oder einer Glasglocke abzudichten.
3. Vermeiden Sie Schwankungen der Umgebungstemperaturen und der Luftfeuchtigkeit, die durch monatliche oder jahreszeitliche Veränderungen bedingt sind. Die Aushärtung bei 28 °C ist besser als die Aushärtung bei 25 °C; die Aushärtung bei 23 °C ist besser als 21 °C.
4. Immer bei einer Temperatur oberhalb des Taupunktes aushärten. Bei Temperaturen unter oder nahe dem Taupunkts kommt es zu einer Bildung von Kondensationsfeuchtigkeit und häufigem Auftreten von Aminröte. Durch Aushärtung einige Grad über dem Taupunkt können Sie klebrige Aushärtungen und ein unansehnliches Aussehen vermeiden. Eine gängige Praxis ist es, mindestens 3 °C über den Taupunkt zu gehen. Wenn dies nicht möglich ist, können Ventilatoren und Heizlampen verwendet werden, um Feuchtigkeitswechselwirkungen auf der Epoxydoberfläche zu verhindern.
5. Achten Sie bei der Verarbeitung von kleineren Mengen weniger als ein Gramm. Davon auszugehen, dass bei der Verarbeitung von Kleinstmengen diese richtig ausgehärtet werden, ist bei einer Aushärtung unter Umgebungsbedingungen riskant, da kaum Exothermie entstehen kann. Deshalb ist die Verwendung größerer Ansätze, als für Ihre Teile benötigt werden, empfohlen.
6. "Treibstoff" zum Anfachen der Reaktion. "Das Anfachen der Exothermie" ist eine massenbegünstigte chemische Reaktion wie Gelieren und Aushärten. In diesem Schritt bilden sich günstig Amin-Epoxyd-Reaktionen aus, anstelle von unerwünschten Wechselwirkungen zwischen Amin und Feuchtigkeit. Lassen Sie das gemischte Epoxydharz in einem Behälter sitzen und warten Sie einige Zeit ab, bis die Reaktion in Richtung des Gelstadiums kommt. Das "Staging" des Epoxyharzes ist ein anderer Begriff, der dies ausdrückt. Als allgemeine Regel gilt: je kürzer die Topfzeit, desto schneller das Gelstadium und damit auch die Zeit zum Erwärmen durch Exothermie.
7. Extra Schichtdicke. In einigen Fällen ist die Aushärtung der oberflächlichen Epoxyharzdschicht, die in direktem Kontakt mit den Umgebungsbedingungen steht, problematisch, während dasselbe Epoxydharz in tieferen Bereichen, insbesondere zum Boden des Vergussbehälters oder der Form hin, völlig problemfrei aushärtet. Ein Trick besteht darin, die Proben zu übergießen. Mit anderen Worten, wenn eine Vergussstärke von 10 mm erforderlich ist, wird eine 12 mm tiefe Form verwendet, bei der die zusätzlichen 2 mm durch mechanische Bearbeitung durch Fräsen, Schleifen oder Lappen anschließend wieder entfernt werden.
Quelle: Epoxy Technology Inc.