Im täglichen Leben weit verbreitetes Polyurethan: Öko

DGIST (Daegu Gyeongbuk Institut für Wissenschaft und Technologie)

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Bildnachweis: Cover des Journal of Applied Polymer Science

□ Der leitende Forscher Lim Sang-gyu, der ein Forscherteam der Abteilung für Energiekonvergenzforschung der DGIST (Präsident Kuk Young) leitet, erreicht einen bemerkenswerten Meilenstein mit der Entwicklung eines umweltfreundlichen thermoplastischen Polyurethans mit einem erstaunlichen Biokohlenstoffgehalt von 97 %. . Diese bahnbrechende Technologie, die in Zusammenarbeit mit Jung Jae-hoon vom New Product Development Team und Jeon Cho-hyun vom New Business Planning Team am Korea Textile Development Institute (KTDI, Präsident Ho Yo-seung) entwickelt wurde, ist von enormer Bedeutung stellt eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen erdölbasierten thermoplastischen Polyurethanen dar.

□ Thermoplastisches Polyurethan ist ein bemerkenswertes Material, das für seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften[1] bekannt ist, darunter Abriebfestigkeit, Elastizität, Zugfestigkeit und Reißfestigkeit. Aufgrund seiner Vielseitigkeit wird es häufig in verschiedenen Lebens- und Industrieanwendungen wie Industriefolien, Displayschutzfolien, Hüllen, Schuhen, Kunstleder und Bekleidungsmaterialien eingesetzt.

□ Derzeit werden die meisten thermoplastischen Polyurethane unter Verwendung erdölbasierter Polyole[2], Isocyanate[3] und Diole[4] synthetisiert. Trotz ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften tragen die Gewinnung, Herstellung, Verwendung und Entsorgung erdölbasierter Rohstoffe zur Umweltverschmutzung bei. Dies hat weltweite Bemühungen zur Erforschung umweltfreundlicher Alternativen auf Basis von Biomassematerialien vorangetrieben. Die Entwicklung biomassebasierter Produkte, die die Eigenschaften herkömmlicher thermoplastischer Polyurethane erreichen können, stellt jedoch erhebliche Herausforderungen dar.

□ In einer bemerkenswerten Zusammenarbeit mit dem KTDI gelang Lims Forschungsteam ein bedeutender Durchbruch durch die Entwicklung eines umweltfreundlichen thermoplastischen Polyurethans. Um dieses umweltfreundliche Material zu synthetisieren, verwendeten sie Polyesterpolyole und Butandiole auf Biomassebasis[5] und lösten sich damit von herkömmlichen Materialien auf Erdölbasis.

□ Das resultierende biomassebasierte thermoplastische Polyurethan weist außergewöhnliche Eigenschaften auf, darunter einen bemerkenswerten Biokohlenstoffgehalt von bis zu 97 %, ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von etwa 120.000 g/mol, eine Zugfestigkeit von 20 MPa und eine beeindruckende Zugdehnung von 587,2 %. . Bemerkenswerterweise sind diese Eigenschaften mit denen bestehender thermoplastischer Polyurethane auf Erdölbasis vergleichbar, was das entwickelte Material zu einem vielseitigen Kandidaten für eine Vielzahl von Anwendungen sowohl im täglichen Leben als auch in verschiedenen Industrien macht. Es wird erwartet, dass das umweltfreundliche thermoplastische Polyurethan in verschiedenen Bereichen Verwendung finden wird, beispielsweise in Industriefolien, Displayschutzfolien, Hüllen, Schuhen, Kunstleder und Bekleidungsmaterialien.

□ Forscher Lim betonte: „Um ihre Forschung von bestehenden Studien zu umweltfreundlichen thermoplastischen Polyurethanen abzugrenzen, haben sie die chemischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften von aliphatischen Isocyanaten auf Biomassebasis sorgfältig bewertet und ihr Gehaltsverhältnis variiert. Diese Eigenschaften wurden dann mit denen von erdölbasierten thermoplastischen Polyurethanen verglichen.“ Er äußerte optimistisch seine Hoffnungen auf die Kommerzialisierung und breite Nutzung der im Rahmen ihrer Forschung entwickelten thermoplastischen Polyurethane auf Biomassebasis, insbesondere in verschiedenen Bereichen hochfunktionaler Fasermaterialien.

□ Die Forschung wurde vom „Material Component Technology Development Project“ des Ministeriums für Handel, Industrie und Energie sowie vom Korea Institute of Industrial Technology Evaluation and Management unterstützt. Darüber hinaus spielte das „DGIST Institutional Project“ des Ministeriums für Wissenschaft und IKT eine entscheidende Rolle bei der Verwirklichung dieser Forschung. Die bedeutenden Ergebnisse wurden als Titelartikel in der Juli-Ausgabe des Journal of Applied Polymer Science veröffentlicht, einer renommierten internationalen Fachzeitschrift, die sich auf das Gebiet der angewandten Polymere spezialisiert.

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[1] Eigenschaften: die Eigenschaften einer Substanz.

[2] Polyol: eine organische Verbindung mit mehreren Hydroxylgruppen (-OH).

[3] Isocyanat: ein Material, das häufig bei der Herstellung von Polyurethanen und anderen verwandten Substanzen verwendet wird. (Dies ist eine allgemeine Bezeichnung für Cyanursäure oder Isocyanatester.)

[4] Diole: Diole, auch Glykole genannt, sind eine Gruppe von Verbindungen mit zwei Hydroxylgruppen (OH), die an verschiedene Kohlenstoffatome gebunden sind. (Ethylenglykol, Propylenglykol und Pinakol sind Beispiele für Diol.)

[5] Biomasse: Ein Begriff zur Beschreibung pflanzlicher Produkte, die durch Prozesse wie Verbrennung, chemische Reaktionen oder biochemische Umwandlungen in Energie umgewandelt werden können. Es dient als wertvolle Ressource für die Herstellung verschiedener Kraftstoffe und Chemikalien, darunter Biogas, Biodiesel, Ethanol und Methanol.

Zeitschrift für Angewandte Polymerwissenschaft

10.1002/app.54088

Synthese und Charakterisierung eines verbesserten thermoplastischen Polyurethans mit biobasiertem Kohlenstoffgehalt mit bioaliphatischem und petroaromatischem Diisocyanat

11. Mai 2023

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