Untersuchungen zum Koagulationsverhalten von Polyurethanlösungen bei Einsatz thermisch sensibler Hydrogele

Quellenangaben
BMWA / AiF: 11731 BR

Ziel des Vorhabens war es, ein neuartiges Verfahren zur Polyurethankoagulation zu entwickeln, bei dem durch kontrollierte Freisetzung von Wasser aus einem der Polyurethanlösung zugesetzten geeigneten Hydrogel der Koagulationsvorgang von innen heraus erfolgt.

Es wurden Gelstrukturen entwickelt, mit denen der Prozess der Wasserfreisetzung durch Zuführung von thermischer Energie initiiert wurde. Im Verlauf der Projektbearbeitung ist es gelungen, derartige Gelpartikel mit mittleren Durchmesser von < 1 µm und einem Phasenverhältnis Wasser zu polymerer Gelbasis von 10:1 zu entwickeln. Bei einer Temperatur von 55 bis 60 °C werden dabei 70% des Wassers freigesetzt. Die polymerchemische Basis für die Hydrogele ist Poly-N-Isopropylacrylamid (Poly-NIPAM).
Zum Schutz der Partikel gegen Austritt von Wasser vor der thermischen Sensibilisierung wurden diese mit einer porösen Schale, bestehend aus einem Copolymer aus Styren und Divinylbenzen, umhüllt.

Ein Schwerpunkt der Arbeiten stellte die Charakterisierung der Hydrogele einschließlich deren Verhalten in umgebenden Medien dar. Durch Anpassung der Analysenmethoden konnte das Schalten der Hydrogele sowie die Phaseninversion der Polyurethanlösung mit Hilfe rheologischer und thermischer Messgrößen dargestellt werden.

Die Anwendbarkeit des Verfahrens setzte die Ermittlung geeigneter Fällungsbedingungen voraus. So gelang die Wasserfreisetzung im temperierten Fällbad oder im Feuchteklima. Es konnten verschiedenartige, definierte Strukturen erzeugt werden. Es wurde eine >50% Zeiteinsparung durch schnellere Koagulation erzielt. Außerdem wurde eine deutliche Verbesserung der Wasserdampfdurchlässigkeit und der Weichheit erreicht.

Das Forschungsvorhaben wurde aus Haushaltmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) gefördert.

Der ausführliche Abschlussbericht ist im Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen (FILK) verfügbar.