CD-Labor for Organokatalyse in der Polymerisation

Um einige hochwertige Kunststoffe umweltfreundlicher herstellen zu können, wäre es erstrebenswert notwendige Bausteine wie Thioalkohole oder Amine mit Alkoholen zu ersetzen. Viele Alkohole können direkt aus nach-wachsenden Rohstoffen auf nachhaltigem Wege hergestellt werden und sind daher meist billiger und weniger giftig. Allerdings weisen Alkohole auch eine deutlich geringere Reaktionsfreudigkeit auf. Das Ziel dieses CD-Labors, eines Vorreiters in diesem Forschungsfeld, ist es, die Reaktions-fähigkeit von Alkoholen zu erhöhen und somit als Bausteine für Kunststoffe zugänglich zu machen.

Kunststoffe sind in vielen Belangen eine Grundlage unserer heute verfügbaren Technologien. Dabei geht es nicht um das Plastiksackerl oder die Kunststoffflasche, die leicht ersetzt werden könnten. Kunststoffe dienen auch zum Verkleben, zum Lackieren oder als Korrosionsschutz, um einige Beispiele anzuführen, in denen Kunststoffe heutzutage nicht mehr wegzudenken sind. Daher ist es ein Anliegen, eine kostengünstige, umweltschonende und dennoch präzise und reproduzierbare Herstellung solcher Kunststoffe zu erreichen. Ein Ansatz dafür ist es, herkömmliche Bausteine, häufig toxische und übelriechende Schwefel- oder Stickstoffverbindungen, und herkömmliche Katalysatoren, häufig toxische Metall-Verbindungen, zu ersetzen.

In jüngerer Zeit hat sich ein neues Forschungsfeld etabliert, das die Katalyse, d.h. die Beschleunigung von Reaktionen durch Zusatz eines weiteren Stoffes, durch organische Verbindungen erforscht. Solche Katalysatoren sind meist einfach handzuhaben und toxikologisch weniger problematisch als konventionelle Metall-basierte Katalysatoren. Das CD-Labor will nun das Potential von ‚Organo-Katalysatoren‘ für die Aktivierung von Alkoholen studieren und diese damit als Baustein in Polyadditions-reaktionen zugänglich machen. Damit stünde die Tür offen, Thiole und Amine, d.h. Schwefel- und Stickstoff-verbindungen, durch die leichter verfügbaren und daher günstigeren, weniger giftigen und ‚grüneren‘ Alkohole zu ersetzen. Bisher scheiterte das an der geringeren Reaktivität von Alkoholen, die eine Reaktionsführung bei hohen Temperaturen bedingen. Thiole und Amine reagieren aber auch schon bei Raumtemperatur. Versuche, Alkohole unter diesen Bedingungen reagieren zu lassen wurden nach ersten enttäuschenden Berichten lange als nicht weiter-verfolgt. In den letzten Jahren hat sich dieses Bild aber gewendet. Sowohl eigene Forschungsergebnisse als auch die anderen Forschungseinrichtungen zeigten erste vielversprechende Wege diese Herausforderung zu meistern. Damit ist die grundlegende wissenschaftliche Fragestellung, nämlich Alkohole als Bausteine für Polyadditionsreaktionen bei milden Bedingungen nutzbar zu machen, wieder ins Zentrum des wissenschaftlichen Interesses gerückt. Neben dem grundlagen-wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn birgt eine erfolgreiche Bearbeitung der Fragestellung auch ein beträchtliches sozioökonomisches Potential in sich. Innovative Firmen haben das erkannt und forcieren daher entsprechende Forschungsarbeiten.

In diesem CD-Labor werden nun gemeinsam mit den Firmenpartnern die Grundlagen und das Verständnis der Aktivierung von Alkoholen vorangetrieben, maßgeschneiderte Organo-Katalysatoren entwickelt und Eigenschaften von Alkohol-basierten Kunstoffen in der Befestigungstechnik und im Korrosionsschutz untersucht.