Verbundprojekt: Erforschung des Einsatzes von biobasierten Glycerinderivaten als Weichmacher in polymeren Werkstoffen; TP3: Erforschung des Einsatzes von biobasierten Glycerinderivaten als Weichmacher in Thermoplastwerkstoffen (TP3 BioZ "BioCerine")

Abstract

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung biobasierter Weichmacher, die gegenüber dem Stand der Technik eine vollständig regenerative Rohstoffquelle und ein verbessertes Migrationsverhalten in thermoplastischen und elastomeren Biopolymeren aufweisen. Es werden verbesserte Verarbeitbarkeit und Dauergebrauchseigenschaften dieser Werkstoffe angestrebt. Als neue Weichmacher sollten mit Alkoholen auf Basis von biobasiertem Glycerin veresterte, ungesättigte Fettsäuren, deren Doppelbindungen anschließend epoxidiert werden, entwickelt werden. Durch Variation des eingesetzten Alkohols, des Sättigungsgrades der Fettsäurezusammensetzung oder durch Modifizierung der Doppelbindungen der Fettsäuren sollen die Polarität und das Migrationsverhalten gezielt beeinflusst werden. Die beim Projektpartner Glaconchemie GmbH entwickelten biobasierten Weichmacher sollen in Biopolymere (thermoplastische: Fraunhofer IMWS; elastomere: Polymer Service GmbH) eingearbeitet und die sich ergebenden Eigenschaften untersucht werden. Mischungen aus biobasierten Thermoplasten (bio-PLA, bio-TPS, bio-PHA) und den vom Projektpartner Glaconchemie entwickelten Weichmachern auf Basis von mit Fettsäuren veresterten Glycerin-Säure-Ketalen, die anschließend noch expoxidiert werden, sowie kommerziell erhältlichen Weichmachern zum Vergleich wurden im Labormaßstab hergestellt und deren Eigenschaften bestimmt. Es zeigte sich, dass in den biobasierten Thermoplasten mit den entwickelten Fettsäure-Ketal-Weichmachern kein mit den kommerziellen Weichmachern vergleichbarer Effekt erzielt werden konnte. Mit den Fettsäure-Ketal-Weichmachern hingegen ließ sich die Fließfähigkeit stärker verbessern als mit den kommerziellen Weichmachern, ohne dabei die mechanischen Eigenschaften nennenswert zu beeinflussen. Die Möglichkeit des Up-Scalings der Herstellung mittels kontinuierlichen Schmelzemischens in einem Doppelschneckenextruder vom Labormaßstab (etwa 1 kg/h) in den Technikumsmaßstab (etwa 10 kg/h) wurde demonstriert. Mit den hergestellten Mustermaterialien wurden Folien extrudiert und Formteile gespritzt.