Authors:	Brand, Urs
Title:	Alternative pflanzenölbasierte Epoxide für die Verwendung in duroplastischen Faserverbundwerkstoffen
Online publication date:	16-Jun-2020
Year of first publication:	2020
Language:	german
Abstract:	Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich, mit alternativen Pflanzenöl- und Faserlieferanten für den Ansatz der ganzheitlichen Nutzung als Faserverbundwerkstoff. Das Ziel, Methoden innerhalb der Prozesskette Rohstoffgewinnung, Raffination und Epoxidierung zu untersuchen und deren Verwendung in naturfaserverstärkten Kunststoffen zu beweisen, lag zu Grunde. Zur Untersuchung kamen die Pflanzensamen von Abutilon theophrasti und Camelina sativa sowie die Bastfasern von A.theophrasti. Unter wirtschaftlicher Betrachtung konnte sich der Anbau von Abutilon theophrasti als Öllieferant nicht bestätigen, jedoch als Faserlieferant. Camelina sativa konnte qualitative und quantitative Öle erzeugen, welche mit alternativen Raffinations- und Epoxidierungsmethoden weiter verarbeitet werden konnten Epoxidierungen nach Prileschajew, Shi und eine Methode mit Methylethylketon wurden anhand der Leindotterraffinate untersucht. Mit einer teiloptimierten Methylethylketon Variante konnten Epoxidäquivalente von 268 g/mol Epoxid erreicht werden, im Vergleich zu 234 g/mol Epoxid bei kommerziell epoxidiertem Leindotter. Alle hergestellten Epoxide aus den alternativen Ölsamen konnten mit gängigen Anhydridhärtern MTHPA, MNA und DDSA vernetzt werden. Hieraus konnten, mit epoxidiertem Leindotteröl und z.B. MTHPA, Verbundwerkstoffe mit sehr guten mechanischen Kennwerten gefertigt werden und es wurden u.a. Werte von 9330 MPa Zug-Elastizitätsmodul sowie 64,1 MPa Zugfestigkeit erreicht. Es konnte eine ökologischere Alternative in vielen Bereichen des Produktlebenszyklus, von den Rohstoffen bis hin zu Faserverbundwerkstoffhalbzeugen aufgezeigt werden. Die erreichten mechanischen Kennwerte qualifizieren den alternativen Werkstoff auch zu Einsätzen in mechanisch höher beanspruchten Bauteilen. The present work deals with alternative vegetable oil and fibre suppliers for the use in fibre composite material. The aim was to investigate methods within the process chain of raw material extraction, refining and epoxidation and to prove their use in natural fibre reinforced plastics. The plant seeds of Abutilon theophrasti and Camelina sativa as well as the bast fibres of A.theophrasti were investigated. From an economic point of view, the cultivation of Abutilon theophrasti as an oil supplier did not turn out to be viable, unlike its cultivation as a fibre supplier. Camelina sativa was able to produce qualitative and quantitative oils, which could be further processed with alternative refining and epoxidation methods. Epoxidation according to Prileshaev, Shi and a method with methyl ethyl ketone were investigated. With a partially optimized methyl ethyl ketone variant, epoxy equivalents of 268 g/mol epoxide could be achieved, compared to only 234g/mol epoxide with commercial standard. All produced epoxides from the alternative oilseeds could be crosslinked with common anhydride hardeners like MTHPA, MNA and DDSA. With epoxidized Camelina sativa oil and e.g. MTHPA, composite materials with very good mechanical properties could be produced and values of 9330 MPa tensile modulus and 64.1 MPa tensile strength were achieved. A more ecological alternative could be shown in many areas of the product life cycle, from raw materials to fibre composite materials. Due to the promising results achieved in terms of mechanical properties, the alternative material also qualifies for use in composites which are exposed to higher mechanical stress.
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4853
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000035851
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	148 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen