Jahresbericht 2018

Neue Stabilisatoren für die Langzeitstabilität von Polyolefinen.

Verarbeitungsstabilisator, polymerer Stabilisator, Green Chemistry

Kunststoffe werden während der Verarbeitung hohen Temperaturen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Ohne zugesetzte Additive kommt es dabei zum Abbau des Materials und zum Verlust der mechanischen Eigenschaften. Wissenschaftler des Fraunhofer LBF haben neue biobasierte Verarbeitungsstabilisatoren entwickelt, die über einfache Syntheseverfahren hergestellt werden können. Sie zeigen eine exzellente verarbeitungsstabilisierende Wirkung auf Polyolefine und könnten industriell etablierte, auf Erdöl basierende Stabilisatoren ersetzen. Darüber hinaus zeigen die neuen Antioxidantien eine geringe Flüchtigkeit und keine für den Menschen schädlichen Abbauprodukte. Sie sind daher besonders für Anwendungen in der Lebensmitteltechnik oder in der Pharmazie geeignet.

Nachhaltige Antioxidantien mit exzellenter verarbeitungsstabilisierender Wirkung

Aktuelle Themen, wie Umweltverträglichkeit, grüne Grundchemikalien und die Toxizität freiwerdender Abbauprodukte sind nicht nur Themen, die bei der Herstellung von Polymeren Beachtung finden. Das Fraunhofer LBF hat sich als Ziel gesetzt, neue Verarbeitungsstabilisatoren auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln, die ungefährlich für Mensch und Natur sind und dadurch besonders zukunftssicher sein sollen. Anforderungen an die neuen Stabilisatoren sind neben einer hohen Effektivität, einer guten Lagerstabilität und einer hohen thermischen Stabilität, auch eine einfache und günstige Synthesemethode. Durch die Synthese hochmolekularer, polymerer Stabilisatorsysteme ist es möglich, Verbindungen mit geringer Migrationsneigung zu erhalten. Dadurch werden für den Menschen ungefährliche Verbindungen erzielt, die nach REACH (Europäische Chemikalienverordnung zur Risikobewertung chemischer Stoffe) auch zukünftig verwendet werden können.

Die Wissenschaftler des Fraunhofer LBF verfügen über ein großes Know-how bezüglich Additivsystemen und Stabilisatorsynthesen und konnten daher ein breites Spektrum an neuen und hocheffizienten Stabilisatoren im Bereich der Wärmestabilisatoren und der Flammschutzmittel entwickeln. Mit diesem Projekt wurden erste Versuche im Bereich der Verarbeitungsstabilisatoren durchgeführt. Auf Grundlage phosphorbasierter Stabilisatoren entstanden innerhalb kurzer Zeit einige hochaktive Stabilisatoren, die deutlich effektiver als industrielle Stabilisatoren und vergleichbar lagerstabil sind. Die Temperaturstabilität der Verbindungen wird weiter optimiert, so dass die Verbindungen in weiteren Polymersystemen verwendet werden können.

Für die Bewertung der Effektivität der neuen Stabilisatoren wird derzeit eine Langzeitextrusion durchgeführt, bei der während der Extrusion die Viskositätsänderung der Polymermasse nachverfolgt werden kann. So können schnell Aussagen über die Effektivität der Verbindung und Rückschlüsse auf synergistische Effekte mit bereits etablierten Systemen getroffen werden. Weitere geeignete Verfahren, um die Effektivität der Stabilisatoren zu bewerten, sind die Bestimmung der Bruchdehnung, der Schmelzflussrate und auch der Verfärbung des Materials.

Kundennutzen

Neu entwickelte Antioxidantien ermöglichen bei der Verarbeitung von Polyolefinen trotz hoher Belastung für das Material den Erhalt der physikalischen und mechanischen Eigenschaften. Im Fokus steht hierbei die Substitution industriell etablierter Stabilisatoren. Durch die Verwendung ungefährlicher und nachwachsender Rohstoffe sowie die geringe Migrationsneigung der Verbindungen eignen sich diese Stabilisatoren vor allem für Anwendungen, bei denen keine schädlichen Stoffe freigesetzt werden dürfen, z.B. in der Lebensmitteltechnik oder in der Pharmazie.
Das Fraunhofer LBF bietet im Themenumfeld Polymertechnologie die gesamte Palette von der Idee über die Umsetzung bis zum fertigen Endprodukt an.