Verfahrensoptimierung der Herstellung von Nanocellulose-Trägermedium-Gemische zur Einarbeitung in Biopolymere

In dieser Arbeit wurde Cellulose in wässriger Phase durch Oxidation in Anwesenheit des Katalysators 2. 2. 6. 6-Tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO) funktionalisiert und daraufhin mit drei verschiedenen Methoden mechanisch zu Nanofasern (Nanofibrillierte Cellulose. NFC) aufgeschlossen. Anschließend wurde die NFC in ein Trägermedium überführt. Hierwurde zum einem Polyethylenglykol (PEG) 4000 und zum anderen D-Sorbitol genutzt. Die getrockneten Gemische wurden in das Biopolymer Polylactid (PLA) ein compoundiert. Um die Leistungsfähigkeit der hergestellten Faserverbundstoffe einschätzen zu können. wurden die mechanischen und thermischen Eigenschaften. im Vergleich zu reinem PLA und PLA-Trägermedium-Compounds. bestimmt. Der E-Modul verringerte sich bei allen NFC-Trägermedium-PLA-Verbunden im Vergleich zu reinem PLA. Die Schlagzähigkeit war bei manchen Gemischen höher. die Wärmformbeständigkeit gleichbleibend oderschlechter. Die PLA-Trägermedium-Gemische schnitten in der Regel besser ab als die mit Nanocellulose verstärkten. Insgesamt waren keine eindeutigen Verstärkungseffekte der mit NFC modifizierten PLA-Kunststoffe erkennbar. Weitere Untersuchungen zur Verbesserung bestimmter Prozessschritte sind erforderlich. Mögliche Ursachen und verschiedene Verbesserungsvorschläge werden in dieser Arbeit diskutiert.

In this study cellulose was oxidized in presence of the catalyst 2.2.6.6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO) in an aqueous phase and converted into nanofibers (NFC) by three different mechanical disintegration methods. Then polyethylene glycol4000 or D-Sorbitol was added as a carrier medium. These dried mixtures were compounded with polylactic acid (PLA). To assess the performance of the fiber-reinforced composites the mechanical and thermal properties were determined in comparison to pure PLA and PLA! carrier medium/ compounds. The Young's modulus of the NFC/ carrier medium/PLA composites was reduced in comparison to pure PLA. So mecompounds had a higher impact strength than PLA. The heat deflection temperature remained the same or declined. The PLA/ carrier medium composites generally performed better than those reinforced with NFC. Overall these experiments showed noclear reinforcement effects of NFC in PLA compounds. Further investigations to improve certain process steps are necessary. Possible causes and various suggestions forimprovement are discussed.