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 Automatisierte Klebfilmablage und Stringerintegration für den Flugzeugbau
14.11.2018 | Fraunhofer IFAM

nachricht Nächster Schritt auf dem Weg zu einer effizienten Biobrennstoffzelle
14.11.2018 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Im Focus: Graphen auf dem Weg zur Supraleitung

Doppelschichten aus Graphen haben eine Eigenschaft, die ihnen erlauben könnte, Strom völlig widerstandslos zu leiten. Dies zeigt nun eine Arbeit an BESSY II. Ein Team hat dafür die Bandstruktur dieser Proben mit extrem hoher Präzision ausgemessen und an einer überraschenden Stelle einen flachen Bereich entdeckt. Möglich wurde dies durch die extrem hohe Auflösung des ARPES-Instruments an BESSY II.

Aus reinem Kohlenstoff bestehen so unterschiedliche Materialien wie Diamant, Graphit oder Graphen. In Graphen bilden die Kohlenstoffatome ein zweidimensionales...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

Wer rechnet schneller? Algorithmen und ihre gesellschaftliche Überwachung

12.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Automatisierte Klebfilmablage und Stringerintegration für den Flugzeugbau

14.11.2018 | Materialwissenschaften

Wie Algen und Kohlefasern die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre nachhaltig senken könnten

14.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Was das Meer zur Klimaregulierung beiträgt: Neue Erkenntnisse helfen bei der Berechnung

14.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics