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Klebstoffe selbst hergestellt (Reaktivkleber) |
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Versuch
Nr.027
Bewertung / Schwierigkeitsgrad:
Zeitaufwand: wenige Minuten |
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Achtung
Doppelversuch! siehe auch Versuch Nr.028 |
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Ziel:
Als Beispiel für Naturstoff-Reaktivkleber wird hier
ein Versuch mit Ricinusöl vorgestellt. Ricinusöl reagiert
mit Diisocyanaten in einer Polyadditionsreaktion zu Polyurethan.
Die Definition
für Reaktivklebstoffe lautet:"Reaktivklebstoff ist eine
Bezeichnung für Klebstoffe, die über chemische Reaktionen
aushärten und abbinden. Diese Reaktionen werden durch Wärme,
zugesetzte Härter oder andere Komponenten ausgelöst."
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Geräte:
Pipette (10 ml), Peleusball, Glasstab, Teclubrenner,
Feuerzeug, Reagenzglasklammer, Spatel, Pappe, Reagenzglas, Handschuhe,
Küchenrolle, Tiegelzange, Reagenzglasstopfen
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Chemikalien:
Ricinusöl, Diphenylmethan-diisocyanat, 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan
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Sicherheitshinweise:
1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan (C6H12N2):
Xn R22-36/38 S22-26
Diphenylmethan-diisocyanat (C15H10O2N2):
Xn R20-36/37/38-42/43
S26-28.1-38-45
Ricinusöl: ---
Xn
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Einverständniserklärung:
Hiermit erklären Sie sich bereit den folgenden Versuch unter
eigener Verantwortung
und nur mit ausreichendem chemischen Wissen und geeigneten Schutzvorrichtungen
durchzuführen!
Der Autor kann für jegliche Personen- und Sachschäden
durch mögliche Fehlversuche nicht haftbar gemacht werden. (siehe
Sicherheitscheck bzw. Disclaimer) |
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Versuchsanleitung:
Man füllt in ein Reagenzglas 4 g Ricinusöl,
gibt dann 1,2 ml Diphenylmethandiisocyanat hinzu. Nun fügt
man noch eine Spatelspitze des Aktivators 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan
hinzu und vermischt kräftig. Das Gemisch wird nun vorsichtig
erhitzt. Man darf hier nicht zu lange erhitzen, da sonst die Polyadditionsreaktion
schon im Reagenzglas endet, d.h. man hat ein festes Polyurethan
im Reagenzglas und kann das Kleben vergessen. Treten in der Lösung
kleine Klümpchen auf, so ist die Reaktion schon so weit fortgeschritten,
daß man gute Klebeerfolge erzielen kann.
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Entsorgung:
(siehe auch Entsorgungsmaßnahmen)
Die Reaktionsprodukte können in den Restmüll.
Reste von 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan und Diphenylmethandiisocyanat
müssen in den organischen halogenfreien Lösungsmittelabfällen
entsorgt werden.
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Erklärung
/ Hintergrund:
Klebeeigenschaften:
Styropor:sehr gut; Glas:gut; Kunststoff:schlecht; Sperrholz:sehr
gut; Pappe:sehr gut
Ricinucöl:
Vereinfacht als:
Zweite Komponente für
das Reaktivkleben: Diphenylmethan 4,4 '-diisocyanat:
vereinfacht als:
Mechanismus der Reaktion:
Die Hydroxid-Gruppe
des Ricinusöls greift das Kohlenstoffatom der Isocyanat-Gruppe
nucleophil an. Es bildet sich ein Zwischenprodukt, welches zwei
mesomere Grenzstrukturen besitzt. Durch Verschiebung eines Protons
entsteht zunächst ein Urethan. Dadurch, daß alle Hydroxidgruppen
des Ricinusöls zur Verfügung stehen und auch die zweite
Isocyanat-Gruppe noch reagiert, entsteht durch Polyaddition ein
hochvernetztes Polyurethan. 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan dient als
Katalysator.
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Sonstiges:
Hydroxid- und Isocyanatgruppen für die Reaktion zur Verfügung
stehen, ergibt sich ein hochvemetztes Polyurethan. Aufgrund der
geringen Reaktivität der Naturstoffe wird ein Aktivator (1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan)
zugesetzt. Die hauptsächlich im Triglycerid Ricinusöl
auftretende Fettsäure ist die Ricinolsäure mit einem Anteil
von 80 %. In einem Molekül Ricinusöl sind also im Durchschnitt
2-3 Moleküle Ricinolsäure enthalten.
Definition
für Klebstoffe (DIN 16920):
"Klebstoff ist ein nichtmetallischer Werkstoff, der Körper
durch Oberflächenhaftung (Adhäsion) und innere Festigkeit
(Kohäsion) verbinden kann, ohne daß sich das Gefüge
und der Körper wesentlich verändern."
Links:
Klebstoffe.com:Industrieverband
Klebstoffe e.V.
Klebstoffe
erklärt : (Didaktik der Chemie Bayreuth) Welche Klebstoffe
gibt es und wie funktionieren sie.
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