Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Entwicklung neuer Wirkstoffabgabesysteme mit komplexen Release-Profilen auf der Basis von NWR für den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
14476 Potsdam
Geiselbergstr. 69
Kontakt
Dr. rer. nat. Gunnar Engelmann
Tel: +49 331 568-1210
E-Mail: gunnar.engelmann@iap.fraunhofer.de
FKZ
22001514
Anfang
01.09.2014
Ende
31.08.2015
Aufgabenbeschreibung
Das Forschungsvorhaben fokussiert auf die Entwicklung intelligenter Wirkstoffabgabesysteme im Bereich Wasch- und Reinigungsmittel. Die neuen Ansätze für dieses Gebiet lassen sich unter den Aspekten: 1) spezielle Release-Mechanismus, sowie 2) funktionsorientierte Kombination biobasierter Polymere zusammenfassen. Beim Release-Mechanismus wird auf reversible Be- und Entladung Träger-fixierter Mikrocontainer orientiert. Die reversible Beladung impliziert die Entwicklung eines Abgabesystems mit oberflächennahen Reaktivgruppen, die kovalent an einen Träger fixiert werden können. Dafür bieten sich zwei Strategien an: a) Oberflächenmodifizierung reversibel beladbarer Mikrocontainer b) Umhüllung reversibel beladbarer Mikrocontainer mit einer reaktiven Schale Als stoffliche Basis werden pflanzliche Komponenten favorisiert. Neben verschiedenen Polyanhydroglucosen wie Cellulose und Hemicellulose sind aromatisch strukturierte Polymere aus der Gruppe der Lignine mit vorgesehen. Die Aufgaben: Bereitstellung von Substraten, Gewinnung von Rohlignin, Modifizierung der Biopolymere, Optimierung der Porosität von Perlcellulose, Oberflächenmodifizierung poröser Perlcellulose, Mikroverkapselung und Funktionalisierung der mit Wirkstoff beladenen Perlcellulose, Anbinden der mit einer reaktiven Kapselwand ausgestatteten Partikel an Substratoberflächen (Textilien), Bestimmung der Sesshaftigkeit der Partikel in Abhängigkeit von Waschzyklen, Untersuchung von Partikelbeladung und Wirkstoffabgabe, Analytik
Ergebnisdarstellung
Die Isolierung von etwa 500 g eines Softwood Lignins (Kraft) (L) aus 2,5 l einheimischer Schwarzlauge ist gelungen. Das Rohlignin verfugt uber ein massenmittleres Molekulargewicht von 4520 g/mol. Die Acetylierung des Rohlignins verlauft vollstandig, wobei der Ester (L_Ac) ein massenmittleres Molekulargewicht von 8900 g/mol aufweist. Aus dem Rohlignin L konnte mittels Isopropanol eine niedermolekulare Ligninfraktion (L(Ex)) mit einer Ausbeute von 32 % und einem massenmittleren Molekulargewicht von 1300 g/mol extrahiert werden. Die Veresterung von L(Ex) zum Acetat (L(Ex)_Ac) erfolgte in analoger Weise (Mw= 1950 g/mol). Die Herstellung von Perlcellulosen (PC) mit Ligninacetaten (L_Ac, L(Ex)_Ac, 10%) ist moglich; die Partikelgrosen liegen zwischen 0,8 und 4 ƒÊm. Die Porenvolumina bewegen sich in einem Bereich zwischen 600 und 900 mm3/g. Die Porenoberflachen differieren sehr stark zwischen 300 mm2/g (reine PC) und 50 mm2/g (Ligninacetat). Das kovalente Fixieren der reaktiven Partikel wurde uber thermisch reaktivierbare, blockierte Isocyanatgruppen an die reaktiven Oberflachen der Wirkstofftrager moglich. Tests zur Aktivierung der blockierten Reaktivgruppen fanden unter variierenden Temperaturbedingungen statt. Bereits 130 ‹C und ein moderater Gehalt an blockierten Isocyanaten (25 %) reichen fur eine effiziente Immobilisierung der Mikrocontainer aus. Es wurden zwei Verfahrensvarianten der Partikelbeladung untersucht: (1) direkte Beladung mit der reinen, flussigen Wirksubstanz (in etwa vergleichbar mit einem Bespruhen von Waschestucken mit Hilfe einer Spruhflasche) und (2) Beladung aus einer wassrigen Emulsion der Wirksubstanz (in Analogie zum klassischen Waschprozess). Beladungsmechanismus und Beladungseffektivitat unterscheiden sich bei Einsatz der verschiedenen Partikeltypen und sind abhangig vom Beladungsmodus. Fur Mikrocontainer mit hydrophober Beladung und Polyurethan-Schale wurden sehr gute Ergebnisse erzielt (50 bzw. 14 Gew.-% Beladung).

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