Polyurethan wird im täglichen Leben häufig verwendet, daher ist es umweltfreundlich

9. August 2023

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von DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)

Der leitende Forscher Lim Sang-gyu, der ein Forscherteam am Department of Energy Convergence Research (DGIST) leitet, hat mit der Entwicklung eines umweltfreundlichen thermoplastischen Polyurethans mit einem erstaunlichen Biokohlenstoffgehalt von 97 % einen bemerkenswerten Meilenstein erreicht.

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) entwickelt wurde, ist von enormer Bedeutung, da sie eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Technologien darstellt thermoplastische Polyurethane auf Erdölbasis.

Thermoplastisches Polyurethan ist ein bemerkenswertes Material, das für seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften 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, Isocyanate und Diole 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 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 deren Gehaltsverhältnis variiert. Diese Eigenschaften wurden dann mit denen von verglichen.“ thermoplastische Polyurethane auf Erdölbasis.

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 Studie wurde im Journal of Applied Polymer Science veröffentlicht.

Mehr Informationen: Jiyeon Oh et al., Synthese und Charakterisierung von verbessertem thermoplastischem Polyurethan mit biobasiertem Kohlenstoffgehalt und bioaliphatischem und petroaromatischem Diisocyanat, Journal of Applied Polymer Science (2023). DOI: 10.1002/app.54088

Zeitschrifteninformationen:Zeitschrift für Angewandte Polymerwissenschaft

Bereitgestellt von DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)