Baumwollsamenöl als erneuerbare Quelle für die Entwicklung hochfunktioneller UV-härtbarer Materialien

Pflanzenöle, die einzigartige Kombinationen von Triacylglycerinen enthalten und aus verschiedenen Quellen stammen, haben ein großes Potenzial für verschiedene Anwendungsbereiche. Heutzutage wird von allen Ölen das Sojaöl, das auch als Nahrungsmittel verwendet wird, in der Forschung für industrielle Zwecke am meisten erforscht. Gleichzeitig sind andere Ölsorten nicht annähernd so stark untersucht worden wie Sojaöl. In dieser Studie wird die Verwendung von Baumwollsamenöl für die Entwicklung eines biobasierten UV-härtbaren Polymerharzes untersucht. Da die Fettsäurenzusammensetzung von Baumwollsaatöl im Vergleich zu Sojabohnenöl sehr unterschiedlich ist, können die Produkte aus diesem Öl in ganz anderen Anwendungen von Nutzen sein.

Veranstaltungstipp: Biobasierte Rohstoffe

In den letzten Jahren ist verstärkt von Lackrohstoffen zu hören, die auf pflanzlichen Rohstoffen basieren und immer neue Anwendungsfelder erschließen. Es gibt inzwischen einen ersten Autolack, der biobasierte Rohstoffe enthält. Von fossilen auf biobasierte Rohstoffe umzusteigen, birgt aber einige Herausforderungen, die gemeistert werden wollen. So müssen erst einmal die richtigen Rohstoffe identifiziert werden – sei es Maisstärke, Palmöl oder bestenfalls sogar sekundäre Pflanzenabfälle -, die nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion stehen. Auch ist die Chemie der biobasierten Alternativen mitunter anders als bei klassischen fossilen Rohstoffen. Erhalten Sie in unserem FARBE UND LACK Seminar „Biobasierte Rohstoffe“ am 27. November 2024 Antworten auf die Fragen: Welche Rohstoffe können ganz oder teilweise mit biobasierten Alternativen ersetzt werden, ohne eine konkrete Marktübersicht zu geben? Wie kam man überhaupt auf welche Pflanzen? Wie werden die Rohstoffe hergestellt und heißt biobasiert auch umweltfreundlich?

Die Verbindung von Baumwollsaatöl als Rohstoff und dem UV-Verfahren als Aushärtungstechnologie, die in dieser Arbeit vorgestellt wird, bietet eine alternative „grünere“ Lösung für die Probleme, mit denen die Industrie konfrontiert ist. Acryliertes-epoxidiertes Baumwollsaatöl (AECO) wurde durch die Epoxidierung von Baumwollsaatöl mit Hilfe der Peressigsäure-Methode und die anschließende Acrylierung des epoxidierten Öls mit Acrylsäure hergestellt. Dieses Polymerharz wurde dann als Hauptbestandteil in Formulierungen verwendet und durch Photopolymerisation in ein vernetztes Netzwerk umgewandelt. Um die gewünschten mechanischen Eigenschaften der Filme auf Pflanzenölbasis zu erreichen, wurden den Formulierungen zwei Reaktivverdünner, 1,6-Hexandioldiacrylat und Trimethylolpropantriacrylat, in unterschiedlichen Gewichtsverhältnissen separat zugesetzt. Die Eigenschaften der Beschichtungen sowie ihre thermische und mechanische Stabilität wurden bewertet. Darüber hinaus wurde durch den Vergleich des AECO-Harzes mit einem bereits im Handel erhältlichen Produkt die potenzielle industrielle Nutzung von AECO bewertet. Generell zeigen die Ergebnisse, dass AECO-basierte Materialien im Vergleich zu erdölbasierten Materialien flexibler sind, was für viele Anwendungen von Vorteil ist, unter anderem für Holzsubstrate, gedruckte Elektronik und Papierprodukte. Die Studie kam zu dem Schluss, dass funktionalisierte Harze, die aus Baumwollsamenöl gewonnen werden, eine wettbewerbsfähige und nachhaltige Alternative darstellen können, um dem raschen Wachstum bei der Verwendung biobasierter UV-härtbarer Materialien Rechnung zu tragen.

Quelle: Progress in Organic Coatings, Volume 185, December 2023, 107883