{"id":40849,"date":"2017-02-27T07:32:18","date_gmt":"2017-02-27T06:32:18","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=40849"},"modified":"2017-02-24T14:44:25","modified_gmt":"2017-02-24T13:44:25","slug":"ikt-biokunststoffe-besser-machen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/ikt-biokunststoffe-besser-machen\/","title":{"rendered":"IKT: Biokunststoffe besser machen"},"content":{"rendered":"

Der Begriff \u201eBiokunststoff\u201c umfasst die v\u00f6llig unterschiedlichen Eigenschaften biologische Abbaubarkeit und biologischer Ursprung. Allerdings m\u00fcssen nicht immer beide Eigenschaften zugleich in einem Biokunststoff vorliegen. W\u00e4hrend die Eigenschaft \u201ebiologischer Ursprung\u201c durch Verwendung nachwachsender Rohstoffe dazu beitr\u00e4gt, den Umwelteintrag fossilen CO2<\/sub>s zu reduzieren und eine Unabh\u00e4ngigkeit der Kunststoffbranche von Erd\u00f6l voranzutreiben, stellt die biologische Abbaubarkeit einen alternativen Entsorgungsweg dar. Eine Gemeinsamkeit aller unmodifizierten Biopolymere ist, dass diese nicht ohne vorherige Aufbereitung einsetzbar sind. So sind sie meist spr\u00f6de, steif oder weisen eine zu geringe Langzeitbest\u00e4ndigkeit auf.<\/strong><\/p>\n

Um ma\u00dfgeschneiderte Biokunststoffe mit optimierten Verarbeitungs- bzw. Eigenschaftsprofil realisieren zu k\u00f6nnen, m\u00fcssen die Biopolymere zu Biokunststoffe aufbereitet werden. Zur Verbesserung der Eigenschaften von Biokunststoffen werden am Institut f\u00fcr Kunststofftechnik (IKT) verschiedene Biopolymere betrachtet. In einem von der DFG-gef\u00f6rdertem Projekt wird das Biopolymer Polylactid (PLA) \u00fcber einen reaktiven Extrusionsprozess chemisch modifiziert. Ziel ist es, die niedrige Schmelzefestigkeit und Dehnf\u00e4higkeit der Schmelze zu erh\u00f6hen, um das Sch\u00e4umen zu erm\u00f6glichen. Hierzu wurden unterschiedliche Modifikatoren verwendet, um die rheologischen Eigenschaften, durch Einbringen von Seitenkettenverzweigungen, Erh\u00f6hung des Molekulargewichts und der Molekulargewichtsverteilung sowie durch chemische und physikalische Vernetzungen zu verbessern. Die Wahl der richtigen Additive erlaubt dann ein Sch\u00e4umen des PLA unter Ausbildung einer stabilen und homogenen Struktur. Neben der Schmelzefestigkeit wurde auch das Kristallisationsverhalten verbessert. Die Kristallisationsgeschwindigkeit des modifizierten PLA ist signifikant h\u00f6her als die des unmodifizierten PLA, was zus\u00e4tzlich die Viskosit\u00e4t und Schmelzefestigkeit w\u00e4hrend der Abk\u00fchlung erh\u00f6ht und damit ebenfalls zur Stabilisierung der gebildeten Schaumstruktur beitr\u00e4gt.<\/p>\n

Ein weiteres Thema im Bereich der Aufbereitung von Biokunststoffen, das am IKT verfolgt wird, ist die Eigenschaftsver\u00e4nderung des Biokunststoffs Polyhydroxyalkanoat (PHB). Er ist biobasiert und weist z.B. eine gute Sperrwirkung gegen Wasserdampf auf und ist sogar in Meerwasser biologisch abbaubar, worin wegen des Salzgehaltes, nur wenige Biokunststoffe bioabbaubar sind. Wie andere Biokunststoffe auch, hat PHB die Eigenschaft, dass es spr\u00f6de und daher z.B. f\u00fcr Folienanwendungen nicht geeignet ist. Am IKT ist es gelungen ein PHB-Blockcopolymer mit Hilfe eines zweistufigen Compoundierprozesses herzustellen. Dabei wird PHB im ersten Schritt gezielt molekular abgebaut, bevor es im zweiten Aufbereitungsschritt mit einer geeigneten Weichphase zu einem Blockcopolymer reaktiv aufbereitet wird. Durch die Synthese zu einem Blockcopolymer wird die Dehnf\u00e4higkeit des Werkstoffs verbessert, ohne dabei die thermischen oder chemischen Eigenschaften zu ver\u00e4ndern. So konnte die Bruchdehnung im Zugversuch von unter einem Prozent des unmodifizierten PHB auf \u00fcber 35 Prozent gesteigert werden.<\/p>\n

Das IKT forscht zusammen mit dem Institut f\u00fcr Biochemie der Universit\u00e4t Stuttgart (ITB) zudem an der Modifizierung von Cellulose, die ebenfalls ein Biopolymer ist. Damit Cellulose thermoplastisch verarbeitbar wird, m\u00fcssen die drei zur Verf\u00fcgung stehenden Hydroxygruppen an einer Celluloseeinheit substituiert werden. Bei dem handels\u00fcblichen Cellulosederivat Celluloseacetat (CA) werden beispielsweise zwei der OH-Gruppen mit Acetylgruppen ersetzt. F\u00fcr eine erfolgreiche Verarbeitung muss CA allerdings noch mit geeigneten Weichmachern aufbereitet werden. Die Heraus\u00adforder\u00adung bei der Modifizierung von Cellulose ist die durch sterische Hinderung schwierige Substitution der OH-Gruppen. Dem ITB ist es gelungen, mit Hilfe von ionischen Fl\u00fcssigkeiten die OH-Gruppen beliebig zu substituieren und einen definierten Substitutionsgrad einzustellen. Durch diese neuartige Modifizierung kann Cellulose nun schonender zu einem Thermoplast modifiziert werden. Durch die richtige Wahl des Substitutionspartners, dem Substitutions- sowie dem Polymerisationsgrades kann zudem die Notwendigkeit vom sp\u00e4teren Zuf\u00fcgen von Weichmachern vermieden werden.<\/p>\n

Diese und weitere aktuelle Forschungsaktivit\u00e4ten und Erkenntnisse auf dem Gebiet der Eigenschaftsverbesserungen von Biokunststoffen werden im Rahmen des 25. Stuttgarter Kunststoffkolloquiums<\/a> vorgestellt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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