{"id":69504,"date":"2019-12-09T07:20:26","date_gmt":"2019-12-09T06:20:26","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=69504"},"modified":"2019-12-06T14:15:48","modified_gmt":"2019-12-06T13:15:48","slug":"polyamide-aus-terpenen-amorphes-caramid-r-und-teilkristallines-caramid-s","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/polyamide-aus-terpenen-amorphes-caramid-r-und-teilkristallines-caramid-s\/","title":{"rendered":"Polyamide aus Terpenen: Amorphes Caramid-R\u00ae<\/sup> und teilkristallines Caramid-S\u00ae<\/sup>"},"content":{"rendered":"

Mit einem neuen, j\u00fcngst patentierten Verfahren entwickelt das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB neue Polyamide aus dem Terpen 3-Caren, einem Reststoff der Zellstoffherstellung. Die mit dem Verfahren hergestellten biobasierten Polyamide Caramid-R\u00ae<\/sup> und Caramid-S\u00ae<\/sup> stellen Vertreter einer neuen Polyamidklasse mit herausragenden thermischen Eigenschaften dar. Die Herstellung des Monomers f\u00fcr Caramid-S\u00ae<\/sup> wurde bereits erfolgreich im 100-Liter-Ma\u00dfstab pilotiert.<\/strong><\/p>\n

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Vom Holzabfall zum Hochleistungskunststoff: Terpene lassen sich mit katalytischen Verfahren zu neuen hitzestabilen biobasierten Polyamiden umsetzen. \u00a9 Fraunhofer IGB<\/figcaption><\/figure>\n

Das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB hat eine nachhaltige Alternative zu petrochemisch hergestellten Kunststoffen entwickelt. Caramid-R\u00ae<\/sup> und Caramid-S\u00ae<\/sup> sind Vertreter einer neuen Polyamidklasse, die aus Terpenen hergestellt wird. Bei der Herstellung von Zellstoff, bei der Holz zur Gewinnung von Zellulosefasern aufgeschlossen wird, fallen Terpene in erheblichen Mengen als Nebenprodukt oder Abfallstoff, dem Terpentin\u00f6l, an.<\/p>\n

In dem vom Bundesministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft (BMEL) \u00fcber die Fachagentur f\u00fcr Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gef\u00f6rderten Verbundvorhaben \u00bbTerPa \u2013 Terpene als Bausteine f\u00fcr biobasierte Polyamide\u00ab optimieren die Wissenschaftler am Straubinger Institutsteil BioCat des Fraunhofer IGB die Synthese von Lactamen aus dem Terpen 3-Caren und die anschlie\u00dfende Polymerisierung zu Caramid-R\u00ae<\/sup> und Caramid-S\u00ae<\/sup>. F\u00fcr das Verfahren zur Herstellung terpenbasierter Polyamide wurde j\u00fcngst ein Patent erteilt.<\/p>\n

Ein-Topf-Monomersynthese und Scale-up in den 100-Liter-Ma\u00dfstab<\/h3>\n

Die Umsetzung von 3-Caren zum entsprechenden Lactam erfolgt durch vier einfache chemische Stufen, die weder aufw\u00e4ndige Produktionsanlagen noch teure Reagenzien ben\u00f6tigen. Schl\u00fcsselschritte zu den Polymerbausteinen 3S- und 3R-Caranlactam sind die selektive Herstellung des Zwischenprodukts 3S-Caranketon und dessen selektive Umlagerung zum isomeren 3R-Caranketon.<\/p>\n

Die Herstellung der Monomere kann als Ein-Topf-Synthese durchgef\u00fchrt werden. \u00bbDies bietet die M\u00f6glichkeit, die Lactame auch in einfachen Anlagen ohne aufw\u00e4ndige Reaktorkaskade herzustellen. Eine Reinigung der Zwischenprodukte ist nicht erforderlich\u00ab, erl\u00e4utert Paul Stockmann, der das Verfahren entwickelt hat.<\/p>\n

Die Synthese des Monomers f\u00fcr Caramid-S\u00ae<\/sup> konnte am Fraunhofer-Zentrum f\u00fcr Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP, dem Institutsteil Leuna des Fraunhofer IGB, nun in den 100-Liter-Ma\u00dfstab skaliert werden. \u00bbIn der Pilotproduktion haben wir mehrere Kilogramm Monomer hergestellt, was ein Upscaling der Polymerisation in den Kilogramm-Ma\u00dfstab erlaubt\u00ab, so Dr. Harald Strittmatter, Leiter des Projekts TerPa.<\/p>\n

Exzellente thermische Eigenschaften<\/h3>\n

Die chemische Struktur des bisher wirtschaftlich kaum genutzten Naturstoffs 3-Caren, die petrochemisch nur sehr aufw\u00e4ndig zug\u00e4nglich w\u00e4re, f\u00fchrt zu neuen Polyamiden, die an der Polymerkette cyclische Strukturen tragen. Aufgrund dieser Ringe und weiterer Substituenten verf\u00fcgen die Isomere Caramid-S\u00ae<\/sup> und Caramid-R\u00ae<\/sup> im Vergleich zu Standard-Polyamiden \u00fcber au\u00dfergew\u00f6hnliche thermische Eigenschaften. Die Erweichungstemperaturen (Glas\u00fcbergang) liegen bei \u00fcber 110\u00a0\u00b0C.<\/p>\n

Caranlactame zur funktionalen Erweiterung von Standardpolyamiden<\/h3>\n

Dar\u00fcber hinaus haben die Wissenschaftler die biobasierten Lactame auch mit anderen kommerziell erh\u00e4ltlichen Polymerbausteinen \u2013 Laurinlactam f\u00fcr PA12 und Caprolactam f\u00fcr PA6 \u2013 zu Copolymeren, polymerisiert. Dies er\u00f6ffnet die M\u00f6glichkeit, die funktionellen Eigenschaften der Polyamide PA6 und PA12 zu ver\u00e4ndern und somit ihr Anwendungsprofil zu erweitern.<\/p>\n

Aktuell arbeiten die Wissenschaftler des Fraunhofer IGB an der weiteren Verbesserung der Monomersynthese, um die Bausteine f\u00fcr die neuen Polyamide zu wirtschaftlich konkurrenzf\u00e4higen Kosten herstellen zu k\u00f6nnen. Zudem untersuchen sie detailliert die Eigenschaften der Polymere, um zusammen mit industriellen Partnern potenzielle Anwendungen zu identifizieren und eine kommerzielle Nutzung der Biopolyamide umzusetzen.<\/p>\n

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