| |  | Alternative Kunststoffe auf Milchsäurebasis - Herstellung und Eigenschaften von Lactidkunststoffen |  |
 |  |  |  | Jan Henrik
Terheyden | 17 |
| | Ort: Rheine |
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Kopernikus-Gymnasium
Rheine | | Betreuung:
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Kurzfassung: | | | | Ziel dieser Arbeit ist es, die Herstellungsverfahren des Biopolymers Polylactid (PLA) und eine mögliche Optimierung dieser Verfahren zu untersuchen und darzustellen. Dabei spielt auch die Qualitätskontrolle eine Rolle, bei der ich ein eigenes einfaches wie kostengünstiges Verfahren ausgehend vom pH-Wert als Ausgangspunkt für die Bestimmung der Konzentration der übrigen Milchsäure entwickelt habe. Weiterhin habe ich selbst den Einfluss einiger Variablen bei der Herstellung untersucht.
Bedeutsam sind auch die Eigenschaften und Anwendungsbereiche des Kunststoffs. Diese sind äußerst vielfältig: Von der Verwendung für abbaubare Verpackungen über Textilfasern bis hin zu Möglichkeiten in der Medizin gibt es ein sehr breites Anwendungsspektrum.
Da zwei Enantiomere der Milchsäure existent sind (D-LA und L-LA), ergeben sich für das Polymer drei mögliche Formen: D-PLA, L-PLA, D-PLA. Das Molekül besteht aus linearen Ketten.
Die Herstellung kann durch zwei verschiedene Verfahren erfolgen. Einerseits ist es die Polykondensation, bei der die beiden funktionellen Gruppen der Milchsäure als Hydroxycarbonsäure miteinander reagieren. Andererseits kann die Herstellung auch durch eine Ringöffnungspolymerisation erfolgen. Hierbei dient das Dilactid als Ausgangsstoff, dessen Ring in einer katalysierten Reaktion geöffnet wird.
Im Labor habe ich PLA durch Erhitzen von Milchsäure und dem Katalysator SnCl2 selbst hergestellt. Im Weiteren habe ich den Einfluss auf die Ringöffnungspolymerisation untersucht. Dabei zeigte sich, dass Wasser Einfluss auf die Qualität der Endprodukte hat. Den Zusammenhang habe ich als linearen Zusammenhang beschrieben. Dieser zeigt sich durch die Gleichung „p(v) = 0,1964 * v + 0,6321“. Außerdem zeigte sich, dass mit zunehmender Synthesezeit zunächst eine maximale Ausbeute erreicht wird, nach deren Erreichen die entstandenen PLA-Moleküle bei weiterem Erhitzen jedoch teilweise wieder zerfallen.
In der Literatur werden viele weitere Zusammenhänge, unter anderem die Temperaturabhängigkeit oder die Abhängigkeit von der Konzentration des Katalysators, dargestellt. Mit steigender Temperatur ist eine geringere Herstellungszeit notwendig, wobei Temperaturen über 150° C eine Kettenverkürzung erwirken. Je höher die Katalysatorkonzentration, desto besser ist die Ausbeute.
In Folge meiner Überlegungen stieß ich auch Ansatzpunkte für weitere Untersuchungen. Diese habe ich im Ausblick beschrieben. | | | | |
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