Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Wärmeformbeständige, ungesättigte Polyesterharze und Harzwerkstoffe mit hoher Flammwidrigkeit auf Basis nachwachsender Rohstoffe

Anschrift
Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg - Fakultät Mathematik, Naturwissenschaften und Informatik - LS für Angewandte Physik/Thermophysik sowie Lehrstuhl Polymermaterialien
03046 Cottbus
Konrad-Zuse-Str. 1
Kontakt
Franziska Köhler
Tel: +49 3328 330-297
E-Mail: franziska.koehler@pyco.fraunhofer.de
FKZ
22011910
Anfang
01.12.2011
Ende
31.03.2014
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Vorhabens ist die möglichst umfangreiche Substitution petrochemisch basierter Grundchemikalien für die Herstellung ungesättigter Polyesterharze (UP-Harze) durch biogene Ausgangsstoffe. Ausgehend von monomeren biogenen Stoffen werden ungesättigte Polyester entwickelt, deren Bauteile sich durch ein gehobenes Eigenschaftsprofil auszeichnen und somit zumindest teilweise den petrochemisch basierten UP-Harzbauteilen überlegen sein werden. Des Weiteren werden im Rahmen des Vorhabens die petrochemischen Reaktivverdünner soweit wie möglich durch biogene Ausgangsverbindungen ersetzt. Die Reaktivverdünner sind für die Bauteilherstellung von sehr großer Bedeutung, da sie die Vernetzung der ungesättigten Polyester ermöglichen. Die chemische Synthese neu-artiger ung. Polyesterharze mit möglichst hohem Anteil nachwachsender Rohstoffe wird im Rahmen eines Auftrages an der Fachhochschule Münster durchgeführt. Diese Harze werden mit nativ-basierten Reaktivverdünnern kombiniert und mittels verschiedener Verarbeitungsverfahren zu techn. relevanten Bauteilen verarbeitet und die Eigenschaften der Bauteile sowie die Verarbeitbarkeit bewertet. Zur Verstärkung der Bauteile werden Glas- und Naturfasern eingesetzt. Als Verarbeitungsmethoden werden Hand-lay up und RTM untersucht, sowie die Eignung als sog. SMC/BMC-Materialien geprüft. Als zentrale Charakterisierungsmethoden werden die dynamisch-mechanische Analyse und das Cone-Kalorimeter eingesetzt hinzu kommen noch mechan. Prüfungen.
Ergebnisdarstellung
Im Projekt wurden neue biobasierte ungesättigte Polyesterharze und Harzwerkstoffe entwickelt, die aus biobasierten Monomeren und biobasierten Additiven hergestellt wurden und gute Harz- und Werkstoffeigenschaften aufweisen. Zudem wurde das in kommerziellen, petrochemisch ba-sierten ungesättigten Polyesterharzen enthaltene Styrol, erfolgreich durch einen biobasierten Reaktivverdünner ersetzt. Ein großes Spektrum an möglichen biogenen Monomeren und Reak-tivverdünnern wurde auf ihre Eignung untersucht. Dazu gehörten u.a. Fumarsäure, Itaconsäure, Sebacinsäure, 1,3-Butandiol, 1,3-Propandiol, Diethylenglykol und Isosorbid als Rohstoffe für den Polyester. Als potentielle Reaktivverdünner wurden verschiedene Terpene und Acrylatsys-teme untersucht. Die besten Ergebnisse wurden mit einem Harzsystem auf der Basis eines Fumarsäure/1,3-Butandiol - Polyesters mit 60 Ma-% des Reaktivverdünners Isobornylacrylat erzielt. Mit diesem System wurden faserverstärkte Prüfkörper entwickelt, wobei neben den weit verbreiteten Glasfasern auch Naturfasern (Flachs, Basalt etc.) untersucht wurden. Die resultie-renden Materialien weisen nach der Härtung hohe Glasübergangstemperaturen von bis zu 160°C auf. Im Rahmen des Projekts wurden ein ungesättigter Polyester und ein darauf basierendes styrolfreies ungesättigtes Polyesterharz und entsprechende faserverstärkte Kunststoffe entwickelt, die zu 100 % aus biobasierten und technisch aussichtsreichen Einsatzstoffen beste-hen, styrolfrei sind, sehr gute Verarbeitungseigenschaften des UP-Harzes (niedrige Viskosität von 500 bis 2000 mPas bei 30°C) haben, überzeugende mechanische Eigenschaften (Glas-übergangstemperaturen von bis zu 160°C) besitzen und sehr gute Brandeigenschaften (im Ver-gleich zu Styrol-basierten UP-Harzen) aufweisen.

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