ISBN 9783843929622

978-3-8439-2962-2, Reihe Makromolekulare Chemie

Maja Wanda Kandula
Herstellung und Charakterisierung von wässrigen Polyurethandispersionen aus Kraft-Lignin

177 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2016), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Herstellung und Charakterisierung einer wässrigen Polyurethandispersion aus Kraft-Lignin. Es wurden Methoden entwickelt das Kraft-Lignin als Polymerisationskomponente nutzbar zu machen. Verunreinigungen wurden durch einfache Aufreinigung deutlich reduziert, wodurch Nebenreaktionen minimiert wurden. Durch eine mechanische Vorbehandlung des Lignins und der damit einhergehenden Minimierung der Partikelgrößenverteilung konnte im Folgenden die Veresterung des Kraft-Lignins mit ε-Caprolacton optimiert werden. Dies führte nicht nur zu geringeren Reaktionszeiten, sondern auch zu homogeneren Copolymerprodukten mit hohen Ligninanteilen (43 %). Hierdurch waren die gebildeten Polyester, wie gefordert und im Gegensatz zur Literatur, in gängigen Lösungsmitteln löslich. Dies hat die Einsatzmöglichkeiten für weiterführende Synthesen deutlich verbessert. Im Vergleich zur Literatur konnten die Reaktionen in nur einem Sechstel der Zeit erfolgen. Zusätzlich zur Optimierung der Veresterung wurde die Möglichkeit geschaffen die Lignin-Caprolacton-Polyester mit unterschiedlichen Kristallinitäten und verschiedenen Vernetzungsgraden zu synthetisieren. Die Analytikergebnisse zeigten, dass es sich um eine vollständige Veresterung handelt und es keine Anzeichen für eine Blend-Mischung mit Polycaprolacton-Homopolymer gab. Anschließend wurden Polyester verschiedenster Struktur ausgewählt um in der weiteren Polyurethansynthese eingesetzt zu werden.

Mittels des Aceton-Prozesses wurden Polyurethane mit unterschiedlichen Strukturvariationen hergestellt. Es wurde das Verhältnis von Isocyanat zu Polyolkomponente abgewandelt und es wurden Polyester mit unterschiedlichen Ligningehalten und Vernetzungsdichten eingesetzt. Das Resultat zeigt ein Polymergerüst in das Kraft-Lignin funktionell integriert werden konnte. Mit einem niedrigen Ligningehalt und geringer Vernetzung innerhalb des Polyurethans verhält sich der Ligninpolyester wie ein Kettenverlängerer. Bei höheren Ligningehalten und größerer Vernetzung verschiebt sich seine Funktion zu dem eines Kettenvernetzers. Als Gesamtergebnis konnten erfolgreich langzeitstabile Lignin-Polyurethane mit einem Anteil von 32 % Lignin erhalten werden.