Polymers & Coatings 2006: Lackchemie trifft Polymerchemie

Noch bevor sich die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) 1949 bundesweit aus regionalen Teilstrukturen bildete, kam es zur Gründung zweier von mittlerweile 25 GDCh-Fachgruppen: 1947 wurde die Fachgruppe Anstrichstoffe und Pigmente, damals unter dem Namen Körperfarben und Anstrichstoffe, und 1948 die Fachgruppe Makromolekulare Chemie, unter dem Namen Kunststoffe und Kautschuk, gegründet.

In diesem Jahr führen die beiden Fachgruppen ihre traditionellen Vortragstagungen erstmals gemeinsam durch, weil sich ihre Arbeitsgebiete in einem Teilbereich aufeinander zu bewegt haben und überschneiden: „Polymers & Coatings 2006“ findet vom 24. bis 26. September in Mainz statt.

Insbesondere für Beschichtungen (Coatings) wurden in jüngster Zeit viele funktionale Polymersysteme erforscht, entwickelt und eingesetzt. Auch Grenzflächenphänomenen zwischen Beschichtungen und Oberflächen müssen Lackchemiker ebenso wie Polymerchemiker nachgehen. Ihre gemeinsame Forschung gilt ferner reaktiven Polymeren, nano- und mikrofunktionalen Systemen sowie Nanocompositen und Hybridmaterialien. All diese Themen werden in Mainz aufgegriffen.

Darüber hinaus sind die Teilnehmer der Tagung auch daran interessiert, aus berufenem Munde etwas über den Forschungsstandort Deutschland zu erfahren. Dr. Alfred Oberholz, stellvertretender Vorstandsvorsitzender der Degussa AG, will der Frage nachgehen, ob aus der inventiv gut aufgestellten Forschung in Deutschland (bei den Patentanmeldungen weltweit auf Platz drei) nicht auch eine gestärkte Innovationskultur hervorgehen könnte, ein Feld, auf dem Deutschland einen großen Nachholbedarf hat. Große Chemieunternehmen wie die Degussa versuchen beispielsweise, mit Projektcentern Innovationsprozesse besser zu organisieren. Noch wichtiger sei es aber, so Oberholz, die richtigen Wachstumsfelder ausfindig zu machen und zu bearbeiten, wozu er in der Chemie beispielsweise funktionelle Kunststoffe und nachwachsende Rohstoffe zählt.

Eine für die Forschung wie auch für Innovationen weiterhin äußerst interessante Gruppe von Makromolekülen sind die Polyelektrolyte. Natürlichen wie auch industriellen Ursprungs sind sie weit verbreitet und werden bereits jetzt viel verwendet. Zu ihnen gehören beispielsweise Polysaccharide, Proteine, Polyphosphate oder modifiziertes Polyacrylamid. Zahlreiche Verfahren zur Veredelung von Oberflächen benötigen Polyelektrolyte. Ferner werden sie für Haarkosmetika, für Hygieneartikel, für die Bodenverbesserung, als Verdickungs-, Flockungs- oder Gleitmittel genutzt. Zur Optimierung ihrer Nutzung und für weitere denkbare Einsatzmöglichkeiten müssen ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften und Oberflächenwechselwirkungen weitaus besser verstanden werden, wie Professor Dr. Matthew Tirrell von der University of California in Santa Barbara in Mainz verdeutlichen wird.

Grundlagenforschung mit starkem Anwendungsbezug betreibt auch der Freiburger Material- und Polymerchemiker Professor Dr. Rolf Mülhaupt. In seinem Vortrag über „Funktionspolymere und multifunktionelle Nanohybride“ berichtet er über neue polymere Nanosysteme und Lackformulierungen. Hochfunktionalisierte makromolekulare Nanopartikel haben ein breitgefächertes Anwendungsspektrum, das von Reaktivharzen und Haftvermittlern bis zu Nanocompositen mit Skelettstrukturen und Gradientenwerkstoffen mit in-situ Oberflächenbeschichtung reicht (nanostrukturierte Netzwerke aus hyperverzweigten Makromolekülen).

Die Anwendung neuer Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung erfolgt z.B. in der Automobillackierung, damit die drei Forderungen, höhere Qualität zu niedrigeren Kosten bei geringerer Umweltbelastung, erfüllt werden können. So gilt für den Korrosionsschutz die abwasserfreie Elektrotauchlackierung als die beste technische Lösung, wobei die gemischte Substratbauweise aus Stahl, Aluminium und Kunststoff nach wie vor für diese Technik eine große Herausforderung darstellt. Lösemittelhaltige Füller für den Steinschlagschutz werden durch gleichwertige Wasserfüller ersetzt, deren Einbrenntemperaturen wegen der Mitverwendung von Kunststoff an der Karosserie teilweise deutlich abzusenken waren. Neuere Lackkonzepte könnten sogar schon bald die Füllerschicht überflüssig machen, wie Dr. Karl-Friedrich Dössel von DuPont Performance Coatings, Wuppertal, ausführen wird. Weltweit wird noch die Mehrzahl der Autos mit lösemittelhaltigen Lacken lackiert, während in Europa die umweltfreundlichere Wasserbasislack-Technologie schon seit einigen Jahren überwiegt. Neuere Entwicklungen beim Klarlack (lösemittelhaltig, wässrig, Pulverklarlack oder UV-härtend) zielen auf bessere Chemikalien- und Kratzbeständigkeit. Hierbei spielen die Strukturen der Polymernetzwerke in Lacken eine entscheidende Rolle.

Der ökologische und ökonomische Trend hin zu wasserbasierten Polymerprodukten wie Lacken oder Klebstoffen hat die Entwicklung neuer Techniken zur Herstellung polymerer Nanopartikel stimuliert. In einem Übersichtsvortrag stellt Professor Dr. Markus Antonietti vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam, diese neuen Techniken und Konzepte vor. Zu ihnen gehören Miniemulsionen in Nanotröpfchen, die Kopplung von schneller Mikrowellenheizung mit stabilen Monomertröpfchen im Nanobereich oder die klassische Emulsionspolymerisation mit neuen Copolymeren.

In den weiteren 24 Vorträgen der Mainzer Tagung geht es u.a. um die Abhängigkeit von Spannungen und Haftung UV-gehärteter Lacke auf Polyacrylatbasis vom Grad der Vernetzung dieser Polymere, um silanhärtende Polyurethansystheme und ihre Anwendung als elastische Kleb- und Dichtstoffe, um hochflexible Niedrigtemperaturpulverlacke für Außenbeschichtungen, um neue Synthesestrategien für bioabbaubare und biokompatible Polyester, um die Modifizierung von Kunststoffen, um antistatische Beschichtungen, um halbleitende Donorpolymere für organische Solarzellen, um die Herstellung von organischen Halbleitern mit Multischichtstruktur für die OLED-Technologie und generell um Polymerbeschichtungen für die Mikroelektronik.

Zur Eröffnung der Tagung verleiht die GDCh-Fachgruppe Makromolekulare Chemie den Reimund-Stadler-Preis. Zwei Preisträger, Habilitanden aus deutschen Polymerarbeitskreisen, erhalten je 2.500 Euro. Die diesjährigen Preisträger sind Dr. Annette Monika Schmidt (Universität Düsseldorf), deren Arbeiten zur Beschichtung von magnetischen Nanopartikeln mit speziellen, funktionalisierten Polymeren ausgezeichnet werden, und Dr. Jan Sandler (Universität Bayreuth), der den Preis für die Evaluierung der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Kohlenstoff-Nanoröhrchen und deren polymeren Verbundwerkstoffen erhält.

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