Bioökonomie International 2022: BioSwitch-it - Bio-based CO2-switchable materials derived from novel itaconic acid-based building blocks; Teilprojekt: Untersuchungen zur Reaktivität von neuen biobasierten Monomeren in radikalischen Polymerisationen

Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung von biobasierten polymeren Werkstoffen mit schaltbaren Eigenschaften. Die geplanten Anwendungen dieser Materialien sind Klebstoffe, Farben und Beschichtungen, oder UV-härtende Materialien für die additive Fertigung. Aufgrund der besonderen Polymerstruktur dieser Polymere können sie reversibel mit einer wässrigen Lösung von CO2 (kohlensäurehaltiges Wasser) reagieren. Bei entsprechendem Design können bestimmte Eigenschaften wie Haftung und andere Oberflächeneigenschaften in gewünschter Weise verändert werden. Dies führt beispielsweise zu Klebstoffen, die sich nach dem Kontakt mit kohlensäurehaltigem Wasser wieder ablösen lassen (de-bonding on demand) oder zu Beschichtungen, die am Ende ihrer Lebensdauer entfernt und recycelt werden können. Das Prinzip der CO2 Schaltbarkeit wurde am Beispiel von Lösungsmitteln, Tensiden und Polymeren gezeigt. Biobasierte Monomere mit den für die CO2-Schaltbarkeit erforderlichen funktionellen Estergruppen sind bislang nicht verfügbar und effiziente Synthesestrategien für diese Monomere sollen im Rahmen des Projekts erarbeitet werden. Hierfür sollen Ester der Itaconsäure, die in technischem Maßstab bereits aus biobasierten Quellen verfügbar ist, genutzt werden. Um die CO2-Schaltbarkeit zu erreichen, sollen die Monomere entsprechende funktionelle Estergruppen enthalten. Um die Eigenschaften der biobasierten Polymerwerkstoffe gezielt und effizient einzustellen, ist das detaillierte Verständnis der Reaktionskinetik und der Reaktionsmechanismen erforderlich. Hierzu werden an der TUC pulslaserinduzierte Homo- und Copolymerisationen von Itaconaten mit funktionellen Estergruppen durchgeführt, mit dem Ziel die Wachstumskinetik und Copolymerisationsparameter zu ermitteln. Durch die Wahl der Comonomere, die ebenfalls aus biobasierten Quellen verfügbar sein sollen, sollen die Einstellung der Polymereigenschaften und die Reaktionsgeschwindigkeit eingestellt werden.