LiMeOx – Monoterpen-Ester-Oxide als biobasierte Weichmacher für Kunststoffe

Ausgangssituation

Mit ca. zehn Millionen Tonnen Einsatzmenge pro Jahr gehören Weichmacher zu den wichtigsten Additiven im Kunststoffbereich. Aufgrund ihrer hervorragenden Weichmacherwirkung und ihrer geringen Kosten werden am häufigsten Ester der Phthalsäure (z. B. Dioctylphthalat, DOP) eingesetzt: ca. 80 Prozent aller verwendeten Weichmacher sind Phthalsäure-Derivate.

Biobasierte Alternativen für Phthalate sind allerdings gefragt. Neben dem Verzicht auf Erdöl als Ausgangsstoff sind vor allem die toxischen Effekte der Phthalsäure-Derivate für Mensch (endokriner Disruptor) und Umwelt dafür ausschlaggebend, die bereits in bestimmten Märkten (Medizinprodukte, Kinderspielzeug, vor allem in den USA und Kanada) zu einem Einsatzverbot führten. Unter diesem Aspekt ist auch die relativ hohe Migrationstendenz der Phthalate – begründet durch ihr geringes Molekulargewicht – aus der Polymermatrix (Leaching) nachteilig.

Herausforderung

Ein Ansatz für die Vermeidung von Phthalaten und eine Verbesserung der Umweltbilanz von Kunststoffen allgemein ist der Einsatz biobasierter Weichmacher, die den Einsatz fossiler Ausgangstoffe verringern und eine potenziell höhere Bioabbaubarkeit aufweisen. Typische Nachteile biobasierter Weichmacher bisher sind höhere Preise, eine aufwendige Herstellung, unzureichende Rohstoffbasis und schlechtere Performance.

Ziele und Lösungsansatz

Gesamtziel des Vorhabens LiMeOx ist die Synthese einer neuen Weichmacherfamilie ausgehend von Monoterpenen als Ersatz für Phthalsäureester. Die chemische Struktur des Zielmoleküls soll dabei die positiven Eigenschaften industrieller fossiler und biobasierter Weichmacher kombinieren. Die so erhaltenen Weichmacher sollen dabei zu mindestens 80 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Von Beginn an sollen die Synthesen sowohl ökologisch als auch ökonomisch konzipiert werden. Als Zielpolymere sind PVC (Hauptmarkt für Weichmacher) sowie Biopolymere mit hohem Additivbedarf (PLA, PHB) vorgesehen.