Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Nutzung nachwachsender Rohstoffe bei der Herstellung thermoplastischer Elastomere aus Folgeprodukten der Olefin-Metathese; Teilvorhaben 2: Katalysatorentwicklung für die Metathese und Synthese der Weichsegmente aus naürlichen Fetten/Ölen

Anschrift
Technische Universität München - Department Chemie - Lehrstuhl für Anorganische Chemie
Lichtenbergstr. 4
85748 Garching b.München
Kontakt
Prof. Dr. Wolfgang Anton Herrmann
Tel: +49 8928913081
E-Mail: sekretariat.ac@ch.tum.de
FKZ
22012604
Anfang
01.10.2005
Ende
31.03.2009
Ergebnisdarstellung
Im Vorhaben wurden thermoplastisch-elastomere Copolyester und Copolyamide hergestellt. Zur Herstellung dieser biobasierten termoplastischen Elastomere (TPE's) wurden die aus Ölen und Fetten sowie Kohlehydraten hergestellten Monomere wie 1,18-Oktadekandicarbonsäure, 1,18-Oktadekandion, 1,10-Dekandisäure, 1,6-Diaminohexan, Tetrahydrofuran, 2,3-Butandiol, 1,3-Propandiol, Furan-2,5-dicarbonsäure und Bernsteinsäure eingesetzt. Ein Schwerpunkt bei der Herstellung der Monomere war die Weiterentwicklung der Metathese von Ölsäurederivaten. Das Produktspektrum ausgehend von Ölsäure wurde erweitert. Aus ungesättigten Fettsäureamiden wurden durch Metathese stickstoffhaltige Produkte wie aliphatische Diamide und durch nachfolgende reduktive Hydrierung Diamine synthetisiert. Ein weiterer Schwerpunkt war die Entwicklung einer geeigneten Polymerisationstechnik, um TPE in gewünschten Mengen für anwendungstechnische Untersuchungen herzustellen. Für die TPE-Herstellung aus PolyTHF, Polyestern und Polyamiden auf der Basis der 1,18- Oktadekandicarbonsäure wurde eine Polymerisationstechnik entwickelt. Kurzkettige, definierte Polyamid-6.18-Hartsegmente wurden durch eine schrittweise Kondensation aufgebaut und reaktionstechnisch optimiert. Daneben wurden weniger definierte, kurzkettige Hartsegmente auf der Basis von Polyamid 11, Polymaid 6.18 und Polyamid 4.6 und 3.4 durch Schmelzekondensation hergestellt. Die Eigenschaften dieser TPE lassen sich durch den molekularen Aufbau gezielt bei der Herstellung beeinflussen. Für die anwendungstechnischen Untersuchungen der TPE wurden verschiedene TPE mit unterschiedlichen Weichsegmenten und unterschiedlichen Verhältnissen Hartsegment zu Weichsegment hergestellt. Es wurden Charakterisierungen der Polymere und Untersuchungen zur Verarbeitbarkeit und Formgebung im Labormaßstab mittels Extrusion und Spritzguss durchgeführt. Kleine Formteile und Stränge wurden erfolgreich durch Extrusion und Spritzguss hergestellt.
Aufgabenbeschreibung
Hauptanwendungsgebiete für technische Polyamid-Elastomere sind Sportartikel (4800 t), medizinische Artikel (800 t), Automobilteile (800 t). Thermoplastisch-elastomere Copolyamide und Copolyester lassen sich durch Polykondensation von carbonylendgruppenhaltigen Oligomeren mit linearen, hoch-molekularen Dihydroxy-Polyethern und/oder Diaminen herstellen. Derzeit werden diese auf konventionellem Wege aus petrochemischen Derivaten hergestellt, könnten aber kurzfristig durch Zwischenprodukte auf der Basis von Fetten oder Ölen ersetzt werden. Der innovative Ansatz besteht darin, die für den Aufbau der Weichsegmente benötigte Monomerkomponente (Diamin oder Diol) durch Olefinmetathese aus pflanzlichen Ölen und anschließender Hydroformulierung/Reduktion herzustellen, da die natürliche chemische Struktur der Triglyceride hier einen einfachen Zugang bildet. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für chemische Technologie und dem Industriepartner Dow Deutschland soll ein scaling up der Übergangsmetall-katalysierten Metathese versucht werden. Standzeiten und Zersetzlichkeit der Katalysatoren sollen optimiert werden. Diese Versuche sollen eine Basis bilden für einen industriellen Prozess.

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