Alternative pflanzenölbasierte Epoxide für die Verwendung in duroplastischen Faserverbundwerkstoffen
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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.