Neuartige Ligninpolyole und Lignincarbonate als Ausgangsprodukte f\u00fcr biobasierte Polyurethane<\/p>\n
Angesichts der Verknappung fossiler Ressourcen und des Klimawandels ist es erforderlich eine st\u00e4rkere und effektivere Nutzung nachwachsender Rohstoffe durch die Entwicklung neuer Verwertungskonzepte und Produkte mit hoher Wertsch\u00f6pfung zu forcieren. Besonders f\u00fcr das bei der Zellstoffherstellung in gro\u00dfen Mengen anfallende Lignin (ca. 70 Millionen t\/a) fehlen wertsch\u00f6pfende Nutzungskonzepte. Der \u00fcberwiegende Teil des Lignins wird bislang energetisch genutzt, w\u00e4hrend nur ca. 2% einer stofflichen Verwertung zugef\u00fchrt werden. Die Weiterentwicklung konventioneller und neuer Biomasse-Aufschlussverfahren wird in den kommenden Jahren au\u00dferdem zu einer deutlich besseren Verf\u00fcgbarkeit des Lignins f\u00fchren. Aufgrund ihrer hohen Reinheit sowie ihrer Struktur und Funktionalit\u00e4t bieten die aus der Bioraffinerie gewonnenen Lignine ausgezeichnete Voraussetzungen f\u00fcr die Herstellung von Polyurethanen.
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Das Ziel des geplanten Promotionsvorhabens ist die Entwicklung von biobasierten Polyurethanen unter Verwendung neuartiger Ligninderivate. Dabei sollen zwei Strategien verfolgt werden:
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1. Herstellung von Polyurethanen mit neuen Ligninpolyolen
2. Isocyanatfreie Herstellung von Polyurethanen mit neuen Lignincarbonaten
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Im ersten Abschnitt des Promotionsvorhabens wurde eine effiziente, nicht-toxische und l\u00f6semittelfreie Methode zur Oxalkylierung von Ligninen (Auschluss: Organosolv, Kraft, Soda; Biomasse: Buche, Fichte\/Kiefer, Eukalyptus, Weizenstroh) unter Verwendung von cyclischen organischen Carbonaten untersucht. Die Oxyalkylierungsmittel Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC) und Glycerincarbonat (GC) zeichnen sich durch eine geringe Toxizit\u00e4t, eine gute biologische Abbaubarkeit, eine hohe L\u00f6slichkeit sowie hohe Siede- und Flammpunkte und niedrigen Dampfdruck aus. Vergleichende Untersuchungen hinsichtlich der Wirkung von Temperatur, Reaktionszeit und Katalysator auf die Oxyalkylierung mit EC, PC, BC und GC wurden durchgef\u00fchrt. Die so erzeugten Ligninpolyole wurden mittels spektroskopischer (FTIR, 1H-, 13C, 31P-NMR), chromatographischer (SEC) und thermischer (DSC) Methoden umfassend charakterisiert.
Im zweiten Abschnitt des Promotionsvorhabens wurde erfolgreich durch Reaktion von Organosolvlignin (Buche) mit Dimethylcarbonat ein Lignincarbonat erzeugt. Dieses wurde ebenfalls spektroskopisch (FTIR, 1H-, 13C, 31P-NMR), chromatographisch (SEC) und thermisch (DSC) detailliert charakterisiert.
Abschlie\u00dfend wurden nun die neuartigen Ligninpolyole und Lignincarbonate zu Polyurethanen verarbeitet. Diese Produkte wurden auf ihre mechanischen, thermischen und strukturellen Eigenschaften untersucht. Es konnten Polyurethane hergestellt werden, die Festigkeitskennwerte und strukturelle Eigenschaften besitzen, die denen kommerziell verf\u00fcgbarer Polyurethane entsprechen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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