Biobasierte, nicht-isocyanat- & phosgenfreie Polyurethane

Vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Chemie und neuer Vorschriften sind Forschung und Industrie gefordert, gefährliche Chemikalien und raue Reaktionsbedingungen durch umweltfreundlichere Zwischenprodukte und Prozesse zu ersetzen. In den letzten Jahren ist das Interesse an Polyurethanen (PU) auf dem Kunststoffmarkt gestiegen. Diese speziellen Hochleistungspolymere vereinen zahlreiche Eigenschaften, die in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizin, im Bauwesen und in der Automobilindustrie, beispielsweise in Klebstoffen und Textilien, benötigt werden.

Klassischerweise werden PU durch Polyaddition eines Diols (oder Polyols) an ein Diisocyanat (oder Polyisocyanat) hergestellt. Letzteres basiert auf dem hochgiftigen Phosgen. Die PU-Chemie ist gefährlich und feuchtigkeitsempfindlich. Eine hervorragende Alternative ist die Entwicklung von Nicht-Isocyanat-Polyurethanen (NIPU), die durch Polyaddition eines Diamins (oder Polyamins) an ein Dicyclocarbonat (oder Poly-cyclocarbonat, PCC) entstehen und phosgenfrei sind.

Im Rahmen eines Stipendiums der Volkswagen-Stiftung entwickelt das IVW biobasierte NIPU/Epoxid-Hybridschäume. Oligo-mere PCC aus epoxidiertem Pflanzenöl wurden in Polyadditionsreaktionen mit verschiede-nen biobasierten Polyaminen zur Synthese von NIPUs untersucht. Da diese Art der Reaktion nicht zur Gasbildung führt, wurde zusätzlich ein chemisches Treibmittel zum Schäumen eingesetzt. Die Hybridisierung der NIPUs mit Epoxidharz verbessert die thermischen und mechanischen Eigenschaften. Die biogenen NIPUs verwenden Rohstoffe aus Europa und vermeiden die toxische Phosgenierung bei der Herstellung von PU-Produkten. Zukünftige Produkte daraus können mit „grüner Chemie“, ressourceneffizienter Produktion und im Rahmen einer Kreislaufwirtschaft hergestellt werden und erfüllen die Anforderungen der Bau- und Automobilindustrie.