Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

Verbundvorhaben (FSP-Klebstoffe): Klebstoffe auf Basis epoxidierter pflanzlicher Öle und hydroxyfunktioneller Polyester aus natürlichen Monomeren; Teilvorhaben 2: Funktionalisierung epoxidierter Pflanzenöle/ester und Synthese telecheler Polyole

Anschrift
HOBUM Oleochemicals GmbH
21079 Hamburg
Konsul-Ritter-Str. 10
Kontakt
Dr. Michael Blumenstein
Tel: +49 40 76625536
E-Mail: mblumenstein@hobum.de
FKZ
22004715
Anfang
01.09.2015
Ende
28.02.2018
Aufgabenbeschreibung
Epoxidierte Pflanzenöle können bislang aufgrund schlechter Härtungs- und Materialeigenschaften praktisch nicht für Klebstoffe eingesetzt werden. Ziel des Vorhabens ist es, eine Basis für Klebstoffe aus epoxidierten Pflanzenölen zu schaffen, die zu mindestens 95 % aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen und sich als Ersatz für synthetische Strukturklebstoffe eignen. Am Fraunhofer IFAM wurde in Vorversuchen festgestellt, dass bei der kationischen Härtung in Anwesenheit telecheler Polyesterdiole eine schnelle Härtung erfolgt und zähharte Polymerisate resultieren. Um zu einem möglichst hohen Anteil nachwachsender Rohstoffe zu kommen, wurde eine telechele Polymilchsäure synthetisiert und in einer kationischen Polymersation mit epoxidierten Ölen zu einem zähharten Polymer umgesetzt. Diese Vorversuche lassen erwarten, dass sich nunmehr Klebstoffe aus epoxidierten Pflanzenölen mit guten mechanischen Eigenschaften und schneller Härtung aus nahezu 100 % nachwachsenden Rohstoffen entwickeln lassen. Um das Ziel zu erreichen, werden zunächst epoxidierte Pflanzenöle entwickelt, die bei der Härtung eine besonders hohe Reaktivität und die Ausbildung einer definierten Morphologie des Klebstoffes erwarten lassen. Es werden telechele Polyole auf der Basis Polymilchsäure und Polyhydroxybuttersäure als neue Rohstoffklasse (spätere Nutzung z.B. auch bei PU) auf Basis nachwachsender Rohstoffe entwickelt und dann die kationische Polymerisation erprobt. Hierbei werden Zusammenhänge zwischen chemischer Zusammensetzung und der resultierenden Morphologie sowie den mechanischen Eigenschaften erforscht. Es werden Modellklebstoffe mit einer breiten Übertragbarkeit auf verschiedenste Anwendungen entwickelt. Eine vertiefte Klebstoffentwicklung erfolgt für die prototypisch ausgewählten Anwendungsfelder „kosmetische Klebstoffe und Gele für künstliche Fingernägel" und „Klebstoffe für den Holzbau, insbesondere für Kantenumleimer". s. Anlage Antrag S. 18-29.
Ergebnisdarstellung
Im Verbundvorhaben wurden Klebstoffe auf Basis epoxidierter pflanzlicher Öle und hydroxyfunktioneller Polyester aus natürlichen Monomeren (Bio-Dur-Systeme) entwickelt. Für die neue Rohstoffklasse hydroxyfunktioneller Polyester wurde die Ökobilanz kontinuierlich kritisch mit Blick auf den eingesetzten Startalkohol (1,3-Propandiol versus 1,2-Propandiol) oder die Notwendigkeiten einzelner Prozessschritte bewertet und entsprechend angepasst. Das BioDur System wurde in einer kationischen Polymerisation, je nach Anwendungsfall photochemisch oder in Kombination mit einem thermischen Impuls gehärtet. Dafür wurde eine Initiatorauswahl evaluiert. Es erfolgte eine breite Charakterisierung unterschiedlicher BioDur Polymere. Darauf basierend konnten Korrelationen hinsichtlich der chemischen und mechanischen Eigenschaften gezogen und Spezifikationsgrenzen, sowie eine Musterrezeptur (30 wt% oligomere Milchsäure einer mittleren Molmasse von 1000 Da in epoxidiertem Pflanzenöl) formuliert werden. Das BioDur System kann weit über die im Projekt bearbeiteten Anwendungsbeispiele hinaus genutzt werden. Damit konnte das Vorhaben einen wesentlichen Beitrag für eine signifikant verstärkte Nutzung nachwachsender Rohstoffe im Bereich der Klebstoffe leisten. Im Anwendungsbereich Holz und Möbel wurden die BioDur-Systeme untersucht. Es zeigte sich, dass die zur Verfügung gestellten Rohstoffe aufgrund ihrer Eigenschaften, wie Kombinationsmöglichkeit mit gängigen Rohstoffen oder ihrer thermischen Stabilität, sowie der erzielten Produktperformance nur bedingt einsetzbar sind. Für den Anwendungsfall der künstlichen Fingernägel konnte erfolgreich ein prototypischer Klebstoff erarbeitet werden.

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