Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Nachwuchsgruppe: Neue Werkstoffe aus modifizierten Polysacchariden

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
Kontakt
Dr. Bert Volkert
Tel: +49 331 568-1516
E-Mail: bert.volkert@iap.fraunhofer.de
FKZ
22028705
Anfang
01.08.2006
Ende
31.07.2011
Ergebnisdarstellung
Als eines der Hauptergebnisse des Projektes ist die Entwicklung eines neuen Syntheseverfahrens für die Herstellung von Stärkemischestern, mit bis zu drei unterschiedlichen Substituenten zu nennen. In einer Ein-Topf-Reaktion sind durch Variationen der Reagenzien in Art und Menge sowie der Reihenfolge ihrer Zugabe Stärkemischester herstellbar, die in ihren mechanischen Eigenschaften den bisher bekannten thermoplastischen Stärken deutlich überlegen sind. Die neuen Produkte zeichnen sich durch eine wesentlich höhere Bruchfestigkeit bei geringeren Weichmachergehalten sowie durch eine höhere Wasserbeständigkeit aus. Ein weiterer Pluspunkt der Synthesebedingungen ist die während der Reaktion in situ hergestellte ionische Flüssigkeit, die zunächst die Veresterungsreaktionen katalysiert und nach beendeter Reaktion als hochwertiges Nebenprodukt gewonnen werden kann. Die ersten Versuche zur Maßstabsvergrößerung in den 5 kg-Maßstab konnten erfolgreich durchgeführt werden. Die mechanischen Eigenschaften der Stärke(misch)ester können zusätzlich durch den Einsatz von Schichtsilikaten verbessert werden. Durch die in der Schmelze eingebrachten Montmorillonite ergeben sich Produkte die sowohl in der Festigkeit als auch in der Steifigkeit höhere Werte gegenüber den nicht-modifizierten Produkten aufweisen. Mit geeigneten Typen von organisch modifizierten Schichtsilikaten kann insbesondere die Sprödigkeit verringert und die Schlagfestigkeit erhöht werden. Zusätzliche Funktionalisierungen der Polysaccharide konnte unter anderem durch Einbringen von optisch aktiven Substanzen in diese Materialien erreicht werden. So wurden Lichtwandler und Kollektoren auf Basis von fluoreszierenden Polymerschichten aus Celluloseacetat- oder Stärkemischestern, die auf Glassubstrate aufgebracht wurden, hergestellt. Eine auf diesem Prinzip basierende Anwendung liegt in der Sicherheits- und Überwachungstechnologie. Es werden derzeit mit Hilfe eines Fenster- Prototypmoduls die ersten Praxistests unternommen.
Aufgabenbeschreibung
Das Thema beinhaltet die Polymer-Materialentwicklung auf der Grundlage von nachwachsenden Rohstoffen. Im Zuge der wachsenden Diskussionen über die noch vorhandenen restlichen Erdölreserven ist es von zunehmender Bedeutung, dass Materialien auf Basis petrochemischer Polymere durch geeignete Produkte auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen ergänzt bzw. ersetzt werden. Das Hauptziel des Projektes war die Entwicklung von sowohl Verpackungs- und Konstruktionsmaterialien als auch von Funktionsmaterialien auf Basis von modifizierten Polysacchariden. Der hier verfolgte Ansatz bestand in einem Baukastenprinzip, bei dem neu entwickelte Stärke-Mischderivate (NTPS – Neue Thermoplastische Stärken) als Grundbaustein für Commodity und Strukturmaterialien dienten. Diese zu entwickelnde Materialklasse vereint in sich d

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