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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Pflanzenölbasierte Epoxidharzsysteme

Freitag (20.09.2019)
10:00 - 10:30 Uhr Florenz

Die weltweiten Erdölreserven sind begrenzt und letztendlich wird der für das globale Wirtschaftsleben so wichtige Rohstoff zur Neige gehen. Daher ist es wichtig Alternativen für das „schwarze Gold“ zu finden. Epoxidharze sind übliche Prepolymere, die vorwiegend aus Erdöl hergestellt und unter anderem in der Klebstoff- und Beschichtungsindustrie verwendet werden. Der Großteil an Epoxidharzen basiert auf Bisphenol A, das mit Epichlorhydrin umgesetzt wird und anschließend mit einem oftmals erdölbasierten Härter, wie z. B. Diethylentriamin, ausgehärtet wird. Um die Umwelt zu schonen und der Ressourcen-knappheit entgegenzuwirken sind demnach zur Herstellung von Epoxidharzen Ausgangsmaterialien auf biogener Basis notwendig.

Epoxidierte Öle, beispielsweise Leinsamenöl, zeichnen sich nach der Aushärtung insbesondere durch ihre niedrige Kohlenstoffdioxidbilanz aus. Alle Untersuchungen gehen von einem Härtersystem bestehend aus den Komponenten Methylcyclohexen-1,2-dicarboxyl-anhydrid (MTHPA), Pyromellitsäuredianhydrid (PMSDA) und Maleinsäure (MS) sowie enzymatisch epoxidiertem Leinsamenöl aus. Die Gelzeiten wurden bei 80 °C bestimmt. Von den hergestellten Epoxidharzen wurden soweit wie möglich die Shore-Härte A & D, die Biegeeigenschaft, die UV-Beständigkeit sowie die chemische Beständigkeit bestimmt. Mit abnehmendem PMSDA/MS sowie MTHPA/MS Stoffmengenverhältnis nehmen die Gelzeiten ab. Die Proben mit niedrigen PMSDA sowie MTHPA Mengen weisen Gelzeiten von unter 2 min auf. Die Härte der synthetisierten Epoxidmaterialien zeigt eine Shore-A-Härte von über 80. Durch Substitution von PMSDA und MTHPA durch biobasierte Multicarbonsäuren wie Oxalsäure, Zitronensäure, Weinsäure und Itaconsäure konnten erfolgreich Epoxidharzsysteme mit vergleichbaren Eigenschaften und einem biogenen Anteil von über 80 Prozent hergestellt werden.

Um eine Vergilbung unter UV-Bestrahlung zu vermeiden, wurde den pflanzenölbasierten Harzsystemen zusätzlich UV-Stabilisatoren und Farbpigmente zugesetzt. Nach einer Bestrahlung von 1000 h wiesen die Prüfkörper mit heller Pigmentierung eine Vergilbung auf. Die Vergilbung unpigmentierter Leinölepoxid-Prüfkörper ist vergleichsweise deutlich stärker. Mit dem bloßen Auge zeigen gelbe, blaue und grüne Prüfkörper durch UV-Strahlung keine Farbänderungen.

 

Sprecher/Referent:
Kerstin Thiele
Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP
Weitere Autoren/Referenten:
  • Nicole Eversmann
    Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
  • Andreas Krombholz
    Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
  • Dr. Daniela Pufky-Heinrich
    Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP