Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Labor macht chemische Synthesen von Kunststoffen im Kilogramm-Maßstab möglich

03.03.2016

Um verlässliche Aussagen über die Einsatzmöglichkeiten neuer Polymere, Hilfsstoffe und Additive zu treffen, ist es wichtig, sie zu Bauteilen und Prüfkörpern zu verarbeiten und unter realitätsnahen Bedingungen charakterisieren und prüfen zu können. Dazu müssen sie zwingend in ausreichenden Mengen zur Verfügung stehen. Zu diesem Zweck hat das Fraunhofer LBF ein neues Kilo-Labor eingerichtet, das ein Up-Scaling von Laborsynthesen auf den Kilogramm-Maßstab erlaubt. In Reaktoren und Autoklaven bis zu einem Volumen von 20 Litern können hier Polymerisationen und organische Synthesen unter diversen Bedingungen durchgeführt werden. Die erhaltenen Produkte werden anschließend praxisnah untersucht.

Wenn neue Kunststoffe entwickelt oder existierende optimiert werden sollen, beginnt die Prozesskette häufig mit der Synthese neuer Additive, Monomere und Hilfsstoffe oder der Polymere selbst. Gelingt der grundsätzliche Machbarkeitsnachweis im Labor, werden diese im nächsten Schritt unter realitätsnahen Bedingungen verarbeitet und geprüft.


Das neue Kilo-Labor des Fraunhofer LBF erlaubt ein Up-Scaling von Laborsynthesen auf den Kilogramm-Maßstab.

Foto: Fraunhofer LBF, U. Raapke


Ein 20-Liter-Autoklav ermöglicht Synthesen unter Inertbedingungen sowie im Vakuum oder unter erhöhten Drücken.

Foto: Fraunhofer LBF, U. Raapke

In der Regel sind im chemischen Labor aber nur wenige Gramm einer Substanz synthetisierbar. Das reicht normalerweise aus, um physikalische, chemische oder thermische Eigenschaften der daraus hergestellten Materialien untersuchen zu können.

Größere Mengen davon sind allerdings notwendig, um verlässliche Aussagen über die Einsatzmöglichkeiten dieser Materialien treffen zu können. Denn insbesondere praxisrelevante Parameter, wie beispielsweise mechanische Eigenschaften, Dauerhaftigkeit, Haptik oder Optik, lassen sich erst beurteilen, wenn die Materialien unter realitätsnahen Bedingungen verarbeitet werden.

Dies gilt vor allem für thermoplastische Werkstoffe, bei denen die Prozessparameter beim Verarbeiten einen entscheidenden Einfluss auf die abschließenden Produkteigenschaften haben. Für die Verarbeitung auf praxisrelevanten Maschinen sind mindestens einige hundert Gramm, besser jedoch mehrere Kilogramm, eines Materials nötig.

Um sowohl eigene Entwicklungen des Instituts als auch solche, die von Industriekunden beauftragt wurden, aus einer Hand unter geeigneten Bedingungen untersuchen zu können, hat das Fraunhofer LBF das neue Kilolabor eingerichtet.

Darin ist die Synthese unterschiedlichster Substanzen im Kilogrammmaßstab möglich, so dass diese im eigenen Technikum weiterverarbeitet und für entsprechende Prüfungen bereitgestellt werden können. Hierzu stehen Reaktoren und Autoklaven bis zu einem Volumen von 20 Litern in verschiedenen Ausführungen zur Verfügung, die Reaktionen in Temperaturbereichen von -80° bis 250° Celsius, unter Inertbedingungen, bei Drücken bis zu 60 bar oder im Vakuum ermöglichen.

Das Up-scaling einer Reaktion ist dabei mehr als nur eine Vervielfachung des Reaktionsvolumens. Zusätzliche Aspekte, wie eine veränderte Wärmeübertragung, eine sichere Handhabung größerer Mengen an Reaktanden und Produkten sowie deren Vor- und Nachbereitung sind zu berücksichtigen.

Kilolabor ermöglicht den Brückenschlag

Im neuen Kilo-Labor des Fraunhofer LBF können beispielsweise Reaktionen wie die Synthese von Polymeren mit speziellen Architekturen durchgeführt werden, die etwa als haft- oder phasenvermittelnde Kunststoffadditive eingesetzt werden können, um die mechanischen Eigenschaften, Transparenz oder Adhäsion zu artfremden Materialien zu verbessern.

Auch der Einsatz von gasförmigen Monomeren und Reaktanden ist möglich. So können beispielsweise thermoplastische Elastomere aus Styrol und Butadien durch anionische Polymerisation und anschließende Hydrierung hergestellt werden. Weitere Synthesebeispiele sind die Herstellung von wässrigen Polymerdispersionen, die als Bindemittel dienen können, Additive wie beispielsweise Flammschutzmittel oder Stabilisatoren, Härter für Epoxidharze sowie auch die Oberflächenfunktionalisierung von Fasern oder (Nano-)Füllstoffen.

Chemische Lösungsansätze zu speziellen Kundenfragestellungen kann das Fraunhofer LBF mit dem Kilo-Labor auf den nächsten Maßstab übertragen. Die daraus hervorgehenden Produkte können entweder im LBF-eigenen Verarbeitungstechnikum weiterverarbeitet oder dem Kunden für eigene Anwendungstests bereitgestellt werden. Kunden, die bereits eine Entwicklung im Labormaßstab erarbeitet haben, können diese vom LBF auf den Kilogrammmaßstab übertragen lassen, um so deren Anwendbarkeit beurteilen zu können.

Weitere Informationen:

http://www.lbf.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/kilolabor-kunststoffe...
http://www.lbf.fraunhofer.de/kilolabor Mehr Informationen

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Wussten Sie, dass Verpackungen durch Flash Systeme intelligent werden?
23.05.2017 | Heraeus Noblelight GmbH

nachricht Bessere Kathodenmaterialien für Lithium-Schwefel-Akkus
17.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie