Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Funktionalisierte Ligninspaltprodukte als Synthesebausteine für die Herstellung von Klebstoffen, Lacken, Polyurethanen und Epoxyden (Lignoplast); Teilvorhaben 7: Untersuchungen zu Polyurethansystemen

Anschrift
RAMPF Eco Solutions GmbH & Co. KG
66954 Pirmasens
Elsässer Str. 7
Kontakt
Dipl. Ing. Michael Kugler
Tel: +49 6331 8703-1101
E-Mail: michael.kugler@rampf-gruppe.de
FKZ
22024712
Anfang
01.07.2013
Ende
31.12.2016
Aufgabenbeschreibung
Im Verbundvorhaben LIGNOPLAST entwickeln 5 Forschungseinrichtungen und 8 Industrieunternehmen innovative Verfahren zur Herstellung aromatischer Synthesebausteine aus verschiedenen Lignintypen und deren Anwendung in Klebstoff-, Lack-, Polyurethan- und Epoxidsystemen. Als Rohstoffe werden unterschiedliche technische Lignine aus der Zellstoffproduktion, wie z.B. Kraft-Lignin und Lignine aus "Bioraffinerieverfahren" (Organosolv-Lignin oder Hydrolyse-Lignine, die als Reststoffe der enzymatischen oder sauren Verzuckerung anfallen) eingesetzt. Die gewünschten Synthesebausteine werden durch hydrolytischen Abbau der makromolekularen Struktur der Lignine und anschließende chemische und enzymatische Funktionalisierung gewonnen. Die Struktur der Synthesebausteine wird dabei so gezielt angepasst, dass neue Klebstoff-, Lack-, Polyurethan- und Epoxidsysteme formuliert werden können. Diese werden in Musterwerkstoffen und -bauteilen eingesetzt, welche anwendungstechnisch charakterisiert und mit konventionellen Systemen verglichen werden. Über die gesamte Prozesskette findet eine ökonomische und ökologische Bilanzierung sowie abschließend eine Konzeptentwicklung für eine industrielle Umsetzung statt. Von RAMPF Eco Solutions wurde Organosolv-Lignin als reaktiver Füllstoff in der Herstellung von neu entwickelten Polyolen und Polyurethan-Kunststoffen eingesetzt. Lignin-Abbauprodukte wie Guajacol, Syringol, Catechol, BCD-Öl und BCD-Teer sowie modifizierte Lignin-Abbauprodukte wie Glycerinether und Glycidylether wurden ebenfalls als Monomere für die Herstellung von Esterpolyolen und Polyurethan-Kunststoffen eingesetzt und die erhaltenen Produkte charakterisiert.
Ergebnisdarstellung
Organosolv-Lignin wurde als reaktiver Füllstoff in der Polyol-Synthese bzw. in der Herstellung von neuen Polyurethan-Kunststoffen eingesetzt. Ligninbasierende Ester-und Etherpolyole wurden mit Lignin-Gehalten von bis zu 50% entwickelt und hergestellt. Die Viskosität der Polyole steigt mit dem Anteil an Lignin und begrenzt den Lignin-Zusatz. Die Lignine wurden als reaktiver Füllstoff in die Polyole eindispergiert oder während der Polyolsynthese zugesetzt und so homogene, ligninhaltige Polyole hergestellt. Die ligninhaltigen Polyole wurden zu Polyurethan-Kunststoffen weiterverarbeitet. Dabei wurden neue Polyurethan-Systeme entwickelt, die speziell auf die Lignin-Eigenschaften und -Reaktivitäten abgestimmt sind. Die hergestellten Polyurethane wurden hinsichtlich der Produkteigenschaften analysiert. Während in typischen Hartschäumen vor allem die Druckfestigkeit bei höheren Lignin-Zusätzen reduziert wird, können höhere Lignin-Konzentrationen in Integral-Hartschäumen zugesetzt werden. Lignin-Abbauprodukte wurden als potentielle Monomere für die Synthese von Polyolen bzw. für die Herstellung von Polyurethan-Kunststoffen untersucht. Dabei wurden die Monomere Syringol, Catechol, BCD-Öl und BCD-Oligomere für die Herstellung von Esterpolyolen bzw. von Polyurethan-Kunststoffen eingesetzt. Die mangelnde Hydroxyl-Reaktivität und Funktionalität führen dazu, dass diese Monomere weniger geeignet. Die Lignin-Abbauprodukte wurden über Folgesynthesen wie z.B. Glycidolysierung modifiziert. Die modifizierten Lignin-Abbauprodukte (Glycerinether und Glycidylether) zeigen eine höhere Hydroxylreaktivität und Funktionalität auf und sind deshalb als Monomere für die Polyol-/Polyurethansynthese geeignet. Es konnten maßgeschneiderte Esterpolyole auf Basis von z.B. Guajacol-/Syringol/-Catechol-Glycerinether hergestellt werden und damit qualitativ hochwertige Polyurethane (Hartschäume, Elastomere) mit hervorragenden Materialeigenschaften hergestellt werden.

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