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2017 | Book

Native Epoxide und Epoxidharze - ein Beitrag zur ökologischen Chemie

Author: Prof. Bernhard Adler

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

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About this book

Dieses Buch beschreibt die Anwendungsmöglichkeiten von natürlichen Epoxiden und vergleicht deren Eigenschaften mit denen klassischer Produkte. Ein Hauptanliegen des Buches ist die Beantwortung der Frage, in wie weit die bisher verwendeten mutagenen Epoxide in Epoxidharzformierungen durch nicht mutagen wirkende ersetzbar sind.

Anhand von Computersimulationen zeigt der Autor die strukturellen Ursachen der Mutagenität und Möglichkeiten ihrer Vermeidung auf. Außerdem werden alternative Rohstoffe aus pflanzlichen Vorprodukten für die Herstellung natürlicher Industrieöle vorgestellt. Im Weiteren wird auf einen neuartigen Prozess der technischen Gewinnung von Epoxiden aus den Industrieöle eingegangen. Die dabei entstehenden farblosen, klaren Epoxide eignen sich sowohl für photochemische Vernetzungen als auch für gefüllte Epoxidharzformierungen in Form der üblichen 2K-Formierungen mit Härtern. Produkte aus den 1K-Formierungen (photochemische Vernetzung) bieten völlig neue Möglichkeiten zum nicht toxischen Insektenschutz gegen schwärmende Insekten. Eine besondere Eigenschaft der nativen Epoxidharze ist deren Abbaubarkeit, die hier anhand von Computersimulationen, Hydrolyseexperimenten und der Freilandrotte dargestellt wird. Ferner erfolgen Ausführungen zu analytischen und technischen Messverfahren für die Austestung der Formierungen.

Das Buch richtet sich sowohl an die Hersteller von Klebstoffen, Anstrichmitteln und Schaumstoffen, sowie an Epoxidharz­her­steller, aber auch an Landwirte, die Interesse am Industriepflanzen­anbau haben. Das Buch zeigt auf, wie Chemie nicht allein durch Verbote, sondern vor allem durch kreatives Handeln zukünftig ökologisch zu organisieren ist.

Table of Contents

Frontmatter
Chapter 1. Einleitung
Zusammenfassung
Im Herbst 1983 findet im sibirischen Akademgorodok eine faszinierende Life-Vorführung zur Entwicklung von Kombinationspharmaka gegen Lungenentzündung unterschiedlich vorbelasteter Risikopatienten durch Computersimulationen statt. Ausgangspunkt: Inputwerte bilden chemische Strukturen, der Output ihre pharmazeutischen Wirkungen. Jeder Zuhörer hat das Recht, Patienten mit anderen Krankheitsbildern vorzuschlagen.
Bernhard Adler
Chapter 2. Computersimulationen zur Mutagenität von synthetischen und nativen Epoxiden
Zusammenfassung
Das Buch „Chemische Karzinogenese von A bis Z“ [1] beschreibt die Simulationstechniken sowie die Prognoseergebnisse bei der Klassifizierung mutagen wirkender Verbindungen. Basismaterial bildeten die Monograph-Publikationen der IARC)1. Bei einer Klasse wichtiger organischer Zwischenprodukte, den synthetischen Epoxiden, gelang jedoch eine Einteilung in mutagen und nicht mutagen wirkende Strukturen nicht.
Bernhard Adler
Chapter 3. Native Öle und Fette
Zusammenfassung
Bei der Nutzung nativer Öle und Fette als Industrierohstoffe kann es sich sowohl um die Verwertung von Ölsaaten oder Ölkernen als auch um eine Sekundärverwertung von Reststoffen aus der Nahrungsmittelproduktion und -zubereitung handeln. Die Ölsaaten des Raps-, Lein-, Soja-, oder Distelöls dienen primär eigentlich als Nahrungsmittel (Tab. 3-1, Zeile 1). Und solange die Nahrungsmittelversorgung in einigen Entwicklungsländern nicht gesichert ist, stößt deshalb eine technische Nutzung dieser Pflanzenrohstoffe als Industrieöle auf berechtigte Kritik.
Bernhard Adler
Chapter 4. Native Epoxide, ihre Herstellung und Eigenschaften
Zusammenfassung
Die Epoxidierung ungesättigter Fettsäuren erfolgt chemisch mit Percarbonsäuren [25]. Sie entstehen in situ, wenn H2O2 und Carbonsäuren miteinander umgesetzt werden.
Bernhard Adler
Chapter 5. 1K-Formierungen
Zusammenfassung
Aus nativen Epoxiden lassen sich zwei Typen von 1K-Formierungen herstellen. Zum einen kann man Epoxide mit einem Photokatalysator versetzen. Dann setzt die Photopolymerisation erst dann ein, wenn das Gemisch mit Tageslicht oder einer UV-Lampe belichtet wird.
Bernhard Adler
Chapter 6. 2K-Formierungen
Zusammenfassung
In Analogie zu den synthetischen Epoxiden reagieren auch die nativen Epoxide mit organischen Polycarbonsäuren bzw. ihren Anhydriden zu Polyesternetzwerken [38]. Doch welche Polycarbonsäuren sollen in welchen Formierungen zur Anwendung gelangen? Die Auswahl der Polycarbonsäuren sowie deren Anhydride als Härterkomponenten erfolgt unter dem Aspekt ihres Reaktionsverhaltens, was die Topf- und Aushärtezeit betrifft, oder nach spezifischen Anforderungen, z. B.
Bernhard Adler
Chapter 7. Native Polymerschäume
Zusammenfassung
Nachfolgend werden Schaumrezepturen aus verschiedenen Epoxiden und Härtersystemen beschrieben, die Eigenschaften dieser Schäume sowie ihre durch Fasern, Vliese oder gewebearmierten Formierungen diskutiert (Tab. 7-1). Gegenstand der Untersuchungen dieser Formierungen war neben ihrer technischen Anwendbarkeit auch die Biodegradabilität der Schäume.
Bernhard Adler
Chapter 8. Methylester und Methylesterepoxide
Zusammenfassung
Die Umesterung von Fettsäureglycidestern in Methylester setzt Ende der 90er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts verstärkt zur Biodieselproduktion ein. Triebkraft dieser weltweiten Entwicklung war zum einen, eine native Alternative für Dieselöl zu schaffen, zum anderen aber auch durch das Einbringen von O-Atomen in das Treibstoffmolekül dessen Verbrennung zu verbessern. Immerhin wurden im Jahre 2012 etwa 20 ∗ 106 Tonnen Biodieselkraftstoff hergestellt.
Bernhard Adler
Chapter 9. Verwertung der Ab- und Byprodukte
Zusammenfassung
Chemische Prozesse ökologisch zu betreiben, bedingt u. a. die ganzheitliche Nutzung aller Roh- und Hilfsstoffe. Es schließt konsequenterweise die Nutzung der Ab- und Byprodukte mit ein. Im Folgenden werden für diese Produkte ökonomisch machbare Nutzungsmöglichkeiten aufgezeigt.
Bernhard Adler
Chapter 10. Biodegradation und Hydrolysebeständigkeit
Zusammenfassung
Vollsynthetisch hergestellte Kunststoffe bereiten wegen ihrer nicht vorhandenen biologischen Abbaubarkeit der Gesellschaft Probleme, sei es durch immer größere Mengen an Hausmüll oder durch Verunreinigung der Weltmeere mit Plastikrückständen. Native Epoxidharze werden aus landwirtschaftlich erzeugten Rohstoffen gefertigt. Doch sind sie deshalb a priori biologische abbaubar und wenn ja, sind sie überhaupt dann anwendbar? Die Problematik der Biodegradabilität und ihre bewusste Nutzung zu technischen Applikationen ist Gegenstand nachfolgender Darlegungen.
Bernhard Adler
Chapter 11. Epoxide aus ökologischer Chemie
Zusammenfassung
Die Chemische Industrie siedelte sich weltweit im 19. und 20. Jahrhundert an solchen Standorten an, wo Energie billig verfügbar war, z. B. in Bayern an Wasserkraftwerken, am Rhein in der Nähe von Steinkohlenzechen, in Mitteldeutschland in unmittelbarer Nähe der Braunkohlegruben bzw. in den Erdölförderländern in der Nähe der Erdgas- bzw. Erdölfelder. Mit der Nutzung alternativer Energien ist eine Industrieansiedlung unter der Prämisse einer Transportminimierung jedoch dann nicht mehr standortbestimmend, wenn sinnvolle Energiespeicher für die Solar- oder Windenergie verfügbar sind. Es kann also eine dezentrale Erzeugung chemischer Produkte erfolgen und man vermeidet damit zugleich negative Auswirkungen durch die Konzentrierung von Produktionsanlagen.
Bernhard Adler
Chapter 12. Analytik, technische Kenndaten und Produktdatenblätter
Zusammenfassung
Die Wirkparameter eines Produktes müssen sowohl mit chemischen als auch technischphysikalischen Messverfahren ermittelt, d. h. analytisch bewiesen werden. Die nativen Epoxide und ihre Derivate werden einerseits durch die in der Ölanalytik typischen Kennzahlen, andererseits durch spektroskopisch ermittelte Parameter charakterisiert. Ferner sind zur Produktkennzeichnung noch einige technischen Parameter durch entsprechende empirische Kenngrößen notwendig.
Bernhard Adler
Chapter 13. Anhang
Zusammenfassung
Ames-Test Test zum Nachweis mutagener Eigenschaften chemischer Verbindungen durch Beobachtung von Punktmutationen an Mikroben (Salmonellen), nach seinem Entdecker Ames benannt.
Bernhard Adler
Backmatter
Metadata
Title
Native Epoxide und Epoxidharze - ein Beitrag zur ökologischen Chemie
Author
Prof. Bernhard Adler
Copyright Year
2017
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-55614-6
Print ISBN
978-3-662-55613-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-55614-6