Biobasierte flammgeschützte Epoxidharze und Komposite

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Bernhard Schartel
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Kunststofftechnik ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392273792

Die Erforschung von nachwachsenden Hochleistungspolymeren aus biobasierten Epoxidharzen und diese als neuartige technische Polymere vorzuschlagen ist angesichts der endlichen Ölreserven und aus ökologischen Erwägungen eine dringende Herausforderung. Um flammgeschützte biobasierte Epoxidharze mit ansprechenden Eigenschaften zu erzielen, werden neuartige biobasierte Epoxide mit Phosphorgruppen designet, synthetisiert und untersucht. Ziel ist die Herstellung von inhärent flammgeschützten biobasierten Epoxidharzen und mit natürlichen Fasern verstärkten Biokompositen. Ziel ist die Wärmebeständigkeit, der Flammschutz und mechanische Eigenschaften. Die Materialien sollen als Alternative oder teilweisen Ersatz von Epoxiden diskutiert werden, die Bisphenol A enthalten, wie z.B. Bisphenol-A-diglycidylether. Wir untersuchen bio-basierte Ausgangstoffe mit steifer chemischer Struktur wie Eugenol, Resveratrol, Kaffeesäure und reagieren diese mit phosphorhaltigen Verbindungen, um flammgeschützte Bioduroplasten zu erhalten. Darüber hinaus werden wir Ramiefaser-verstärkte Komposite betrachten. Die Naturfasern werden modifiziert, um die Anbindung an die Matrix und deren Flammschutz zu verbessern; dabei werden einfache Oberflächenbehandlungen aber auch Layer-by-Layer Techniken eingesetzt. Die umfängliche und multimethodische Untersuchung wird ein Verständnis der Pyrolyse, Entflammbarkeit und Brandverhalten der Epoxidharze und Komposite bezüglich ihrer Performance und des erreichten Flammschutzes in verschiedenen Brandszenarien liefern. Die Flammschutzmechanismen werden identifiziert und soweit wie möglich quantifiziert; der Vergleich systematisch variierter Materialien wird die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen beleuchten. Die vielversprechenden Ansätze werden identifiziert. Abgesehen von den wissenschaftlichen Zielen stimuliert das Projekt die Mobilität der involvierten wissenschaftlichen Projektmitarbeiter. Die fünfmonatigen Gastaufenthalte in den Arbeitsgruppen werden den wissenschaftlichen Projektmitarbeitern ein umfängliches Wissen über Synthese und Präparation von zukünftigen biobasierten Epoxidharzen, Präparation von Biokompositen und die Untersuchung der Pyrolyse, Entflammbarkeit und Brandeigenschaften ermöglichen und so die internationale wissenschaftliche Ausbildung fördern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yu-Zhong Wang