Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Oberflächenaktive Verbindungen auf Basis von Polymerkondensaten aus Fettderivaten, Hydroxycarbonsäuren und Polyolen

Anschrift
Bergische Universität Wuppertal - Fachbereich C - Mathematik und Naturwissenschaften - Lehrstuhl Kommunikation und Management chemischer Prozesse in der Industrie
42119 Wuppertal
Gaußstr. 20
Kontakt
Prof. Dr. Hans-Willi Kling
Tel: +49 202 439-2791
E-Mail: kling@uni-wuppertal.de
FKZ
22042011
Anfang
15.11.2012
Ende
30.04.2016
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Gemeinschaftsvorhabens der Universität Wuppertal und des Industriepartners ist die Entwicklung und Charakterisierung von neuartigen Polymerkondensaten aus Hydroxycarbonsäuren (Citronen-, Wein- und Äpfelsäure), Fettderivaten (Fettsäuren, Fettalkohole, Fettamine) und Polyolen (z.B. Glycerin, Diole, Alditole, Kohlenhydrate). Diese Kondensate weisen dabei typische oberflächenaktive Eigenschaften auf, die sie Tenside, Emulgatoren oder Verdicker auf Basis nachwachsender Rohstoffe einsetzbar machen sollten. Dieser Ansatz verzichtet bewusst zu 100 % auf die Verwendung fossiler Rohprodukte bzw. deren petrochemischer Derivate. Im Projektes werden verschiedene Kondensationsprodukte aus Hydrocxycarbonsäuren und Fettalkoholen, Monoestern sowie Polyolen hergestellt und auf physikochemische als auch anwendungstechnische Eigenschaften untersucht und Struktur / Wirkungsbeziehung evaluiert. Im ersten Schritt des Syntheseprogramms wird die Herstellung von definierten fettmodifizierten Hydroxycarbonsäuremonoestern optimiert. Im zweiten Schritt des Syntheseprogramms wird die Umsetzung von Hydroxycarbonsäuren mit Glyzerin und Glyzerinderivaten optimiert. Im dritten Schritt erfolgt die Kondensation der Hydroxycarbonsäuren mit verschiedenen anderen Polyolen sowie Zuckern und Zuckerderivaten. Parallel hierzu erfolgt der Aufbau der entsprechenden Analytik sowie die Bestimmung der physikochemischen und anwendungstechnischen Parameter als auch die Evaluierung der Struktur/ Wirkungsbeziehung.
Ergebnisdarstellung
Im Gemeinschaftsvorhabens der Universität Wuppertal und der BASF - Personal Care and Nutrition GmbH aus Düsseldorf / Monheim wurde ein Syntheseverfahren für eine bislang nicht bekannte Substanzklasse der oberflächenaktiven fettalkoholmodifizierten Citronensäuredimere entwickelt. Diese fettalkoholmodifizierten Citronensäuredimere können als multifunktionale Tenside oder Emulgatoren genutzt werden. Die Synthese dieser Verbindungen erfolgt in lösungsmittelfreien Kondensationsreaktionen und Reaktionszeiten zwischen 2-3h ohne weitere Aufarbeitung, d.h. lösungsmittelfrei und zugleich abfallfrei. Die Produkte/ Kondensate werden dabei unter den Kriterien grüner Chemie hergestellt und sind damit auch nachhaltig! Diese Ergebnisse wurden zum Patent angemeldet. Durch diese simple Herstellung wird die kommerzielle Verfügbarkeit dieser neuen Verbindungen wesentlich erleichtert werden, was auch die Konkurrenzfähigkeit dieser Verbindungen mit bereits etablierten Tensiden wesentlich steigern wird. Weitere Ergebnisse sind die umfassenden Untersuchungen dieser fettalkoholmodifizierten Citronensäure-mono-ester. Hier konnte die Vielseitigkeit dieser Substanzklasse mit bemerkenswerten Eigenschaftsprofilen festgestellt werden. Die borsäurekatalysierte Herstellung dieser Verbindungsklasse ist aber für eine technische und kommerzielle Nutzung problematisch. Überraschender Weise konnte aber bei Synthesen im letzten Projektabschnitt eine alternative Syntheseroute zu Citronensäuremonoestern gefunden werden. Die in dem Projekt gemachten Erfahrungen führten zu einer Technologie, mit der man Citronensäure (oder weitere Hydroxycarbonsäuren) in lösungsmittel- und abfallfreien Eintopfsynthesen zu "grünen" bzw. nachhaltigen multifunktionalen Produkten umsetzen kann!

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