Epoxidharze entstehen durch die Reaktion eines Härters mit einem Epoxidharz oder durch die katalytisch induzierte Reaktion der Harze untereinander, der sogenannten homolytischen Polymerisation. Epoxidharze bezeichnen eine außerordentlich große Klasse von Prepolymeren (oligomeren Vorstufen von Polymeren) und Polymeren, die mehr als eine Epoxidgruppe enthalten, häufig auch als Glycidyl- oder Oxirangruppe bezeichnet. Die meisten Epoxidharze sind Industrieprodukte, die aus Erdöl gewonnen werden und selbst das Ergebnis eines Reaktionsprozesses sind, an dem Epoxideinheiten (zyklische Ether mit drei Ringatomen) beteiligt sind.

Je nach Art der Reaktion, die zu ihrer Herstellung verwendet wurde, können Epoxidharze unterschiedliche chemische Kettenlängen und Reinheitsgrade besitzen, die verschiedenen Molekulargewichten entsprechen. Sie können entweder zu niedermolekularen, honigartigen Flüssigkeiten werden oder die Gestalt hochmolekularer, halbfester oder fester Substanzen annehmen. Ihre späteren Nutzungs- und Anwendungsmöglichkeiten werden häufig durch ihr durchschnittliches Molekulargewicht bestimmt.
Epoxidharze sind bei Raumtemperatur recht stabil und entfalten ihre eigentlichen Leistungseigenschaften erst, wenn sie mit Härtemitteln, wie Polyaminen, Aminoamiden oder Phenolverbindungen reagieren.

Die am weitesten verbreiteten Epoxidharze basieren auf einer Reaktion zwischen Epichlorhydrin und Bisphenol A. Diese Reaktion erzeugt einen neuen chemischen Stoff, ein niedermolekulares Kunstharz, das unter dem Namen Bisphenol-A-Diglycidylether (oder kurz: BADGE bzw. DGEBA) bekannt ist. Es ist die kleinste reaktive Einheit unter den Epoxidharzen. Derzeit sind die BADGE-basierten Kunstharze die am stärksten kommerziell genutzten Substanzen ihrer Art.

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Die gebräuchlichsten Härter für Epoxidharze sind:

  • Amine: Sie werden am häufigsten verwendet und reagieren bereits bei Raumtemperatur bzw. leicht erhöhter Temperatur
  • Anhydride: Sie erforden hohe Härtungstemperaturen. Sie besitzen eine sehr niedrige Viskosität und eine lange „offene Zeit´´ . Sie werden oft in Kombination mit mineralischen Füllstoffen verwendet, z.B. für die Herstellung von Hochspannungs-Isolatoren
  • Phenolische Härter: Sie reagieren bei hohen Temperaturen (130 – 180oC) in Anwesenheit von Katalysatoren. Epoxidharze können auch durch katalyische Homolyse gehärtet werden, d.h. die Epoxy-Phenol-Gruppen reagieren mit sich selbst. Phenolische Härter werden z.B. für Pulverbeschichtungen eingesetzt.

Thiole: Dies sind sehr reaktive Härter, die selbst bei niedrigen Temperaturen reagieren. Sehr gut geeignet für DIY-Klebstoffe oder chemische Anker Anwendungen, bei denen keine externe Wärmezufuhr möglich ist. Thiole haben einen unangenehm stechenden Geruch

Weitere Informationen über den sicheren Umgang mit Kunstharzen finden Sie im Bereich Arbeitssicherheit.

Wussten Sie schon …?

Epoxidharze werden nach ihrem Epoxidgehalt eingeteilt, der auch als Epoxid-Zahl bekannt ist. Diese gibt die Anzahl der Epoxidäquivalente wieder, die man in einem Kilogramm Kunstharz findet, bzw. das Äquivalenzgewicht, welches dem Gewicht des Kunstharzes mit einem (1) Molgehalt Epoxid entspricht. Der Zustand des Epoxidharzes ändert sich in Abhängigkeit von seiner Epoxidzahl.

Niedermolekulare Epoxidharze mit einem Molekulargewicht von 380 sind bei Raumtemperatur flüssig, wohingegen Harze mit einem Molekulargewicht von 1000 feste Gestalt haben. Diese Zahl spielt auch eine elementare Rolle für die Berechnung der Härtemittelmenge, die für die Aushärtung des Kunstharzes benötigt wird. Ein Epoxidharz mit einem (1) Mol Epoxidgruppen oder 1 Epoxidäquivalent benötigt zur vollständigen Durchhärtung 1 H-aktiv Äquivalent. Dabei gitbt das H-aktiv Äquivalent die Härtermenge in Gramm an, die 1 Mol Wasserstoff enthält. H-aktive Verbindungen sind die eingangs schon erwähnten Amine, Phenol-Derivate usw. Bei niedermolekularen Epoxiden kommt man ohne Lösungsmittel aus, sie werden beispielsweise zum Ausgießen, als Dickbeschichtung oder als fugenfüllende Klebemittel eingesetzt. Hochmolekulare Epoxidharze müssen oft in organischen Lösungsmitteln gelöst werden, um weiterverarbeitet werden zu können, meist zu Farben und Lacken. Im festen, vermahlenen Zustand werden sie häufig als Pulverbeschichtungen eingesetzt.