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Algenbasierte, warmumformbare Naturfaser-Matrix-Halbzeuge mit duromerem Eigenschaftsprofil, Teilvorhaben 2: Epoxidierung und Härterentwicklung

Epoxidharze finden vielfältige Anwendung in der industriellen Fertigung, und a. als duromere Matrixharze für FVK. Bisphenol A stellt dabei die Hauptchemikalie der Epoxidharzchemie dar; sie ist allerdings noch nicht biobasiert zugänglich. Zudem wurde die Verbindung als besonders besorgniserregend mit reproduktionstoxischen und endokrin schädigenden Eigenschaften eingestuft. Ein Verbot für Herstellung, Inverkehrbringen und Verwenden ist daher langfristig sehr wahrscheinlich und damit auch die Suche nach Bisphenol A-Substituten für die Reaktivharzindustrie alternativlos. Tannine (Polyphenole) sind in vielerlei Hinsicht gute Bisphenol A-Alternativen. Sie kommen in Landpflanzen, aber auch in Makroalgen vor, deren Feedstock-Potenzial in diesem Zusammenhang allerdings bei weitem nicht ausgeschöpft ist. AlgoForm setzt sich daher die Entwicklung eines duromeren Epoxidharzes auf Basis algenbasierter Phlorotannine zum Ziel. Das Harz soll ferner zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe im Resin Transfer Moulding zum Einsatz kommen, das Faserhalbzeug dabei auf Flachs beruhen. Die Matrix soll durch Wahl geeigneter Härter und Katalysatoren zusätzlich chemisch so gestaltet sein, dass sie nach Aushärtung als Vitrimer vorliegt, also als Duromer, welches in der Hitze aufgrund labiler kovalenter Bindungen trotzdem umgeformt werden kann. Auf diese Weise werden 'duromere Organobleche' zugänglich, die nicht nur eine ^der Herstellung nachgelagerte Umformung in die Endkontur erlauben, sondern der Prepregverarbeitung vergleichbare Möglichkeiten der FVK-Erzeugung: Da Vitrimere mit sich selbst wieder chemische Bindungen knüpfen können, kann das Schichten und das Ausrichten der FVK-Platten bzgl. einer konkreten Lasteinleitung ohne Zeitdruck bei Raumtemperatur erfolgen; die Konsolidierung findet dann erst unter Wärme und Druck statt. Dies ermöglicht in Summe die hochflexible Produktion hochperformanter Multimaterialsysteme aus nachhaltigen Rohstoffen.

Algenbasierte, warmumformbare Naturfaser-Matrix-Halbzeuge mit duromerem Eigenschaftsprofil, Teilvorhaben 1: Rohstofferzeugung und Untersuchung der Materialeigenschaften

Epoxidharze finden vielfältige Anwendung in der industriellen Fertigung, und a. als duromere Matrixharze für FVK. Bisphenol A stellt dabei die Hauptchemikalie der Epoxidharzchemie dar; sie ist allerdings noch nicht biobasiert zugänglich. Zudem wurde die Verbindung als besonders besorgniserregend mit reproduktionstoxischen und endokrin schädigenden Eigenschaften eingestuft. Ein Verbot für Herstellung, Inverkehrbringen und Verwenden ist daher langfristig sehr wahrscheinlich und damit auch die Suche nach Bisphenol A-Substituten für die Reaktivharzindustrie alternativlos. Tannine (Polyphenole) sind in vielerlei Hinsicht gute Bisphenol A-Alternativen. Sie kommen in Landpflanzen, aber auch in Makroalgen vor, deren Feedstock-Potenzial in diesem Zusammenhang allerdings bei weitem nicht ausgeschöpft ist. AlgoForm setzt sich daher die Entwicklung eines duromeren Epoxidharzes auf Basis algenbasierter Phlorotannine zum Ziel. Das Harz soll ferner zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe im Resin Transfer Moulding zum Einsatz kommen, das Faserhalbzeug dabei auf Flachs beruhen. Die Matrix soll durch Wahl geeigneter Härter und Katalysatoren zusätzlich chemisch so gestaltet sein, dass sie nach Aushärtung als Vitrimer vorliegt, also als Duromer, welches in der Hitze aufgrund labiler kovalenter Bindungen trotzdem umgeformt werden kann. Auf diese Weise werden 'duromere Organobleche' zugänglich, die nicht nur eine ^der Herstellung nachgelagerte Umformung in die Endkontur erlauben, sondern der Prepregverarbeitung vergleichbare Möglichkeiten der FVK-Erzeugung: Da Vitrimere mit sich selbst wieder chemische Bindungen knüpfen können, kann das Schichten und das Ausrichten der FVK-Platten bzgl. einer konkreten Lasteinleitung ohne Zeitdruck bei Raumtemperatur erfolgen; die Konsolidierung findet dann erst unter Wärme und Druck statt. Dies ermöglicht in Summe die hochflexible Produktion hochperformanter Multimaterialsysteme aus nachhaltigen Rohstoffen.

Algenbasierte, warmumformbare Naturfaser-Matrix-Halbzeuge mit duromerem Eigenschaftsprofil

Epoxidharze finden vielfältige Anwendung in der industriellen Fertigung, und a. als duromere Matrixharze für FVK. Bisphenol A stellt dabei die Hauptchemikalie der Epoxidharzchemie dar; sie ist allerdings noch nicht biobasiert zugänglich. Zudem wurde die Verbindung als besonders besorgniserregend mit reproduktionstoxischen und endokrin schädigenden Eigenschaften eingestuft. Ein Verbot für Herstellung, Inverkehrbringen und Verwenden ist daher langfristig sehr wahrscheinlich und damit auch die Suche nach Bisphenol A-Substituten für die Reaktivharzindustrie alternativlos. Tannine (Polyphenole) sind in vielerlei Hinsicht gute Bisphenol A-Alternativen. Sie kommen in Landpflanzen, aber auch in Makroalgen vor, deren Feedstock-Potenzial in diesem Zusammenhang allerdings bei weitem nicht ausgeschöpft ist. AlgoForm setzt sich daher die Entwicklung eines duromeren Epoxidharzes auf Basis algenbasierter Phlorotannine zum Ziel. Das Harz soll ferner zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe im Resin Transfer Moulding zum Einsatz kommen, das Faserhalbzeug dabei auf Flachs beruhen. Die Matrix soll durch Wahl geeigneter Härter und Katalysatoren zusätzlich chemisch so gestaltet sein, dass sie nach Aushärtung als Vitrimer vorliegt, also als Duromer, welches in der Hitze aufgrund labiler kovalenter Bindungen trotzdem umgeformt werden kann. Auf diese Weise werden 'duromere Organobleche' zugänglich, die nicht nur eine ^der Herstellung nachgelagerte Umformung in die Endkontur erlauben, sondern der Prepregverarbeitung vergleichbare Möglichkeiten der FVK-Erzeugung: Da Vitrimere mit sich selbst wieder chemische Bindungen knüpfen können, kann das Schichten und das Ausrichten der FVK-Platten bzgl. einer konkreten Lasteinleitung ohne Zeitdruck bei Raumtemperatur erfolgen; die Konsolidierung findet dann erst unter Wärme und Druck statt. Dies ermöglicht in Summe die hochflexible Produktion hochperformanter Multimaterialsysteme aus nachhaltigen Rohstoffen.

Epoxidharzemissionen

Entwicklung und Evaluierung eines Messverfahrens zur Bestimmung von Aminhärtern in der Luft am Arbeitsplatz bei der Verarbeitung von Epoxidharzen. Sensibilisierende Inhaltsstoffe von Epoxidharzen verursachen Haut- und Atemwegserkrankungen; zur Ermittlung der Konzentration solcher Stoffe in der Luft am Arbeitsplatz ist noch kein geeignetes Verfahren verfügbar. Adaptierung und Optimierung der SPME (solid phase micro extraction) mit GC/MS-Analyse.

Anschlussvorhaben praktische Umsetzung des nachhaltigen Holzschutzverstärkungssystems HORST-II - NFK-ummantelter, faserverstärkter und vorgespannter Brettschichtholzverbundträger, Teilvorhaben 3: Bauteilentwicklung und Bemessung

Im Forschungsprojekt wird eine Ummantelungstechnologie aus Naturfasern und Epoxidharz für Brettschichtholzträger entwickelt. Zusätzlich erfolgt die Verstärkung des Brettschichtholzträgers mit vorgespannten Verstärkungsfasern, was die Tragfähigkeit erhöht. Ein Recyclingkonzept sichert die nachhaltige und ökologische Nutzung der eingebrachten Ressourcen. Als Referenzobjekt des Forschungsprojektes soll eine Fußgänger- und Radfahrer-Brücke entstehen, an der der neuartige Materialverbund mittels Langzeit-Monitoring charakterisiert wird.

Anschlussvorhaben praktische Umsetzung des nachhaltigen Holzschutzverstärkungssystems HORST-II - NFK-ummantelter, faserverstärkter und vorgespannter Brettschichtholzverbundträger, Teilvorhaben 2: Konstruktive Entwicklung und technische Umsetzung

Im Forschungsprojekt wird eine Ummantelungstechnologie aus Naturfasern und Epoxidharz für Brettschichtholzträger entwickelt. Zusätzlich erfolgt die Verstärkung des Brettschichtholzträgers mit vorgespannten Verstärkungsfasern, was die Tragfähigkeit erhöht. Ein Recyclingkonzept sichert die nachhaltige und ökologische Nutzung der eingebrachten Ressourcen. Als Referenzobjekt des Forschungsprojektes soll eine Fußgänger- und Radfahrer-Brücke entstehen, an der der neuartige Materialverbund mittels Langzeit-Monitoring charakterisiert wird.

Anschlussvorhaben praktische Umsetzung des nachhaltigen Holzschutzverstärkungssystems HORST-II - NFK-ummantelter, faserverstärkter und vorgespannter Brettschichtholzverbundträger

Im Forschungsprojekt wird eine Ummantelungstechnologie aus Naturfasern und Epoxidharz für Brettschichtholzträger entwickelt. Zusätzlich erfolgt die Verstärkung des Brettschichtholzträgers mit vorgespannten Verstärkungsfasern, was die Tragfähigkeit erhöht. Ein Recyclingkonzept sichert die nachhaltige und ökologische Nutzung der eingebrachten Ressourcen. Als Referenzobjekt des Forschungsprojektes soll eine Fußgänger- und Radweg-Brücke entstehen, an der der neuartige Materialverbund mittels Langzeit-Monitoring charakterisiert wird.

Anschlussvorhaben praktische Umsetzung des nachhaltigen Holzschutzverstärkungssystems HORST-II - NFK-ummantelter, faserverstärkter und vorgespannter Brettschichtholzverbundträger, Teilvorhaben 1: Materialentwicklung und Projektleitung

Im Forschungsprojekt wird eine Ummantelungstechnologie aus Naturfasern und Epoxidharz für Brettschichtholzträger entwickelt. Zusätzlich erfolgt die Verstärkung des Brettschichtholzträgers mit vorgespannten Verstärkungsfasern, was die Tragfähigkeit erhöht. Ein Recyclingkonzept sichert die nachhaltige und ökologische Nutzung der eingebrachten Ressourcen. Als Referenzobjekt des Forschungsprojektes soll eine Fußgänger- und Radweg-Brücke entstehen, an der der neuartige Materialverbund mittels Langzeit-Monitoring charakterisiert wird.

Verschränkung der hochintegrierten Elektrochemischen Konversion von Kraftlignin mit biotechnologischen und chemischen Prozessen zu drop-in Chemikalien und Intermediaten für stoffliche Anwendungen, Teilvorhaben 4: Biotechnologische Konversionen

Das Gesamtziel von IntElek-to 2.0 ist die Entwicklung einer nachhaltigen Wertschöpfungskette zur Darstellung und stofflichen Nutzung monomerer und oligomerer Oxidationsprodukte des Kraftlignins, das bislang einer nahezu ausschließlichen thermischen Verwertung zugeführt wird. Dieses Projekt umfasst hierbei die Optimierung der elektrochemischen, anodischen und kathodischen, kontinuierlichen Verfahren und Prozesstechnologien zur Darstellung von o.g. monomeren und weiteren entschwefelten, funktionalen lignin-stämmigen Verbindungen, Pinacol-Kopplungsprodukten und anderen biphenylischen Intermediaten und oligomeren Verbindungen. Die Kopplung mit biotechnologischen Verfahren zur Funktionalisierung, mit nachhaltiger organischer Polymersynthesechemie (aromatische gesättigte und ungesättigte Polyester, NIPU, PU, PIR und Polyharnstoff, Epoxydharze) und konventioneller katalytischer Chemie zu Polymeranwendungen (Klebstoffe, Beschichtungen, additive Fertigung, Schäume, Abformmassen) erweitert die Wertschöpfungskette im Hinblick auf marktorientierte Anwendungen. Unter anderem wird der Einsatz der innovativen Bio-Monomere für bedeutende Massenmärkte wie die Herstellung von PUR/PIR Isolationsschäumen erforscht. PIR/PU Isolationsschäume mit einem Marktanteil von über 30% des weltweiten PU-Verbrauchs, leisten einen erheblichen Beitrag zur CO2-Minderung in der Bauindustrie. Dies soll durch eine Verschränkung der o.g. Sektoren (Elektrochemie, Biotechnologie, nachhaltige Synthese- und Polymersynthese-Chemie) zur stofflichen Nutzung des nachwachsenden Rohstoffes Kraftlignin erreicht werden.

Verschränkung der hochintegrierten Elektrochemischen Konversion von Kraftlignin mit biotechnologischen und chemischen Prozessen zu drop-in Chemikalien und Intermediaten für stoffliche Anwendungen, Teilvorhaben 2: Anodische Ligninoxidation und Entschweflung sowie elektrokatalytische Aminierung

Das Gesamtziel von IntElek-to 2.0 ist die Entwicklung einer nachhaltigen Wertschöpfungskette zur Darstellung und stofflichen Nutzung monomerer und oligomerer Oxidationsprodukte des Kraftlignins, das bislang einer nahezu ausschließlichen thermischen Verwertung zugeführt wird. Dieses Projekt umfasst hierbei die Optimierung der elektrochemischen, anodischen und kathodischen, kontinuierlichen Verfahren und Prozesstechnologien zur Darstellung von o.g. monomeren und weiteren entschwefelten, funktionalen lignin-stämmigen Verbindungen, Pinacol-Kopplungsprodukten und anderen biphenylischen Intermediaten und oligomeren Verbindungen. Die Kopplung mit biotechnologischen Verfahren zur Funktionalisierung, mit nachhaltiger organischer Polymersynthesechemie (aromatische gesättigte und ungesättigte Polyester, NIPU, PU, PIR und Polyharnstoff, Epoxydharze) und konventioneller katalytischer Chemie zu Polymeranwendungen (Klebstoffe, Beschichtungen, additive Fertigung, Schäume, Abformmassen) erweitert die Wertschöpfungskette im Hinblick auf marktorientierte Anwendungen. Unter anderem wird der Einsatz der innovativen Bio-Monomere für bedeutende Massenmärkte wie die Herstellung von PUR/PIR Isolationsschäumen erforscht. PIR/PU Isolationsschäume mit einem Marktanteil von über 30% des weltweiten PU-Verbrauchs, leisten einen erheblichen Beitrag zur CO2-Minderung in der Bauindustrie. Dies soll durch eine Verschränkung der o.g. Sektoren (Elektrochemie, Biotechnologie, nachhaltige Synthese- und Polymersynthese-Chemie) zur stofflichen Nutzung des nachwachsenden Rohstoffes Kraftlignin erreicht werden.

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