Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Reaktive Modifizierung von Stärke und Hemicellulosen als Komponenten für Klebstoffe und Beschichtungen: Teilvorhaben 1: Chemische Modifizierung und Funktionalisierung

Anschrift
Universität Siegen - Fakultät IV - Department Chemie / Biologie
Adolf-Reichwein-Str.
57076 Siegen
Kontakt
Prof. Dr. W. Mormann
Tel: +49 271 740-4713
E-Mail: mormann@chemie.uni-siegen.de
FKZ
22011999
Anfang
01.10.2000
Ende
30.09.2003
Ergebnisdarstellung
Es wurden verschiedene Synthesen von Stärkeestern ausgearbeitet. Die Silylierung von Stärken zur Erhöhung der Lipophilie und als Zwischenprodukte für selektive bzw. kontrollierte weitere Umsetzungen konnte vollständig und partiell mit reproduzierbar vorhersagbaren Substitutionsgraden etabliert werden. Durch Veresterung der Silylstärken mit Säurechloriden bzw. von Stärkeacetat mit Vinylestern wurden zwei Methoden erarbeitet, um Löslichkeit und thermische/rheologische Eigenschaften von Stärkeestern gezielt einzustellen. Damit werden Acylstärken mit einem Substitutionsgrad von 1 einfach zugänglich. Die Stärkeester wurden dann mit verschiedenen Isocyanaten zu Polyurethanen (PUR) umgesetzt. Neben den stöchiometrischen Vernetzungsreaktionen der Stärkeester zu Polymeren wurden auch Prepolymere mit unterschiedlichen Isocyanatgehalten untersucht. Die Reaktivität der Stärkeester erwies sich als sehr gering im Vergleich zu herkömmlichen Polyolen. Es mussten Katalysatoren zugesetzt werden; dadurch wurde aber die Lagerstabilität negativ beeinflusst. Die hergestellten Polymere und Prepolymere waren jedoch in ihren klebetechnischen Eigenschaften nicht ausreichend. Als Zusatzmittel wurden daher Rizinusöl und Rizinusölacetat in die Untersuchungen einbezogen. Es zeigte sich, daß die Komponenten mischbar sind und die Viskosität der Stärkeester durch relativ geringe Mengen Rizinusöl drastisch gesenkt werden kann. Es wurde dann versucht Abmischungen von (modifiziertem) Rizinusöl mit Stärkeester in verschiedenen Verhältnissen mit Isocyanaten umzusetzen. Wie in den anderen Teilvorhaben dargestellt wird, erwies sich jedoch 100 %iges modifiziertes Rizinusöl als beste Komponente für die Polymer- und Prepolymerbildung. Trotz der letztlich nicht geeigneten anwendungstechnischen Kenndaten der entwickelten Klebstoffe wurden zahlreiche Stärkederivate hergestellt und grundlegende Erkenntnisse zur Modifizierung von Stärke, speziell zur Herstellung von definierten Stärkeestern, gewonnen.
Aufgabenbeschreibung
Es handelt sich um einen Verbund mit den Vorhaben FKZ 22003000 (Teilvorhaben 2) und FKZ 22003100 (Teilvorhaben 3). Gegenstand des Verbundvorhabens sind Untersuchungen zur Eignung von ausgewählten Stärken und Hemicellulosen als reaktive Komponenten für Polyurethane. Ziel ist die Formulierung neuer Klebstoffsysteme, insbesondere moderner Hotmelt-Klebstoffe, sowie Untersuchungen für die Verwendung der Polyurethane als Prepolymere. Dazu sollen verschiedene native und abgebaute Stärken und Hemicellulosen zweckmäßig chemisch modifiziert werden. Im Rahmen des Teilvorhabens 1 sollen zunächst geeignete und ausreichend verfügbare Stärken und Xylane ausgewählt und hinsichtlich ihrer physikalisch-chemischen Kenndaten charakterisiert werden. Die anschließende Funktionalisierung erfolgt entweder direkt durch Umsetzung mit den entsprechenden Reagenzien (vorrangig Veresterungen) oder über den Umweg einer vorgelagerten Silylierung. Zur Einführung der Isocyanatfunktion sollen verschiedene Isocyanate und Methoden untersucht werden.

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