Biochemikalien

Klebstoff mit Gedächtnis

19. März 2020, 12:30 Uhr   |  Leibniz-Institut für Katalyse

Klebstoff mit Gedächtnis
© Nordlicht/LIKAT

Bernhard Stadler, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Liebniz-Institut für Katalyse in Rostock, entwickelt Klebstoff aus Holzabfällen.

Forscher entwickeln Polymer mit Memoryfunktion

Am Leibniz-Institut für Katalyse, LIKAT entstand aus Abfällen der Holz- und Papierproduktion ein Baustein für ein Polymer, das Bauteile zusammenfügen kann und eine Art Memoryfunktion besitzt. Das katalytische Verfahren dafür wurde von LIKAT-Chemiker Bernhard Stadler im Rahmen seiner Dissertation entwickelt.

Forscher des Industrie- und Konsumgüterherstellers Henkel erkunden derzeit, welche Potenziale das biobasierte Material auf dem Markt, etwa in der Klebstoffindustrie, hat. Die Arbeiten sind Teil des EU-Projektes »GreenSolRes«, das den Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Herstellung von Biochemikalien erforscht.

Langfristiges Ziel des Projekts ist die Umstellung chemischer Prozesse von erdöl- und erdgasbasierten Prozessen hin zu erneuerbaren Ressourcen. Die Fachwelt geht von etwa einem Dutzend sogenannter Plattform-Chemikalien aus, die sich biobasiert herstellen lassen und somit geeignet sind die Petrochemie zu ersetzen. Dazu zählt Lävulinsäure. Sie entsteht in hoher Ausbeute, wenn man zum Beispiel Holzabfälle mit Wasser und verdünnter Schwefelsäure auf 200 Grad erhitzt. Diese chemische Reaktion ist seit hundert Jahren bekannt.

Polymer merkt sich Form

Bernhard Stadlers Aufgabe im GreenSolRes-Projekt ist es, Abkömmlinge der Lävulinsäure zu neuen Materialien zu veredeln. Das gelingt dem Chemiker mittels Katalysatoren sowie neben der Lävulinsäure noch Wasserstoff und Vernetzungsmittel. Zunächst entsteht ein Zwischenprodukt, ein sogenanntes Diol (1,4-Pentandiol), das sich in einem weiteren Schritt zu einem Polyester verbindet. Endprodukt ist eine klare, zähe Flüssigkeit, die sich als Klebstoff eignet. Im ausgehärteten Zustand verhält sich das Material gummiartig.

Mithilfe der Forscher von Henkel gelang es auf der Basis von 1,4-Pentandiol ein Polymer herzustellen, das mit einem Formgedächtnis überrascht (ChemSusChem 2020, 13, 556, DOI: 10.1002/cssc.201902988). Es lässt sich zusammenrollen und behält diese Form unterhalb von neun Grad Celsius. Sobald es sich wieder auf Raumtemperatur erwärmt, entrollt es sich in seine ursprüngliche Form.

Formgedächtnispolymere sind zwar bekannt, doch zeigt sich der Effekt bei ganz bestimmten Temperaturen, oft eher zwischen 60 und 70°C. Bei diesen Effekten ist es allerdings wünschenswert, Schalttemperaturen möglichst flexibel einzustellen – je nach Verwendung etwa im Bereich von Körpertemperatur oder typischen Kühltemperaturen. Dadurch ergeben sich unter anderem Anwendungspotentiale in Medizin. (me)

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