Environmental Engineering Reference
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Durch die Einführung von Polyhydroxybutyrat/Polyhydroxyvalerat-Copolymeren (PHBV-
Copolymeren) oder Copolymeren mit noch längeren Seitenketten wie Polyhydroxyoctansäure
(PHO) (siehe Bild 198) lassen sich die Anwendungseigenschaften deutlich verbessern, weil die
Kristallinität (siehe Bild 199) durch die längeren Seitenketten sinkt. Eine Parallelanordnung der
Polymerhauptketten wird erschwert (vergleiche dazu das Verhalten von Cellulose, Kap. 4.1
sowie Amylose/Amylopektin, Kap. 4.4). Bei PHBV-Copolymeren mit Hydroxyvalerat-Antei-
len von bis zu 25 % sinkt der Schmelzpunkt mit zunehmenden HV-Anteil, so dass die Gefahr
der Degradation bei der Verarbeitung abnimmt und das Verarbeitungsfenster vergrößert wird.
Die Glasübergangstemperatur T g sinkt, so dass das Material auch bei niedrigeren Temperaturen
noch nicht spröde wird. Die Steifigkeit wird geringer, Flexibilität und Zähigkeit nehmen zu [6],
[22]. Insgesamt werden die Eigenschaft damit den Polyolefinen ähnlicher, was im Hinblick auf
die Möglichkeit, diese petrochemischen Kunststoffe zu ersetzen, wichtig ist.
Bild 199 Spherulite von Polyhydroxybutansäure (PHB) in der polarisationsmikroskopischen Betrachtung
[23]. Die Kristallitgrenzen sind mikroskopische Sollbruchstellen und für die Sprödigkeit des reinen PHB
verantwortlich. Mit freundlicher Genehmigung von U. Haenggi, Fa. Biomer.
Die Bildung solcher Copolymere mit geringerer Kristallinität kann über die Zusammensetzung
der Substrate gesteuert werden, da sie zusammen mit der Auswahl des Mikroorganismus über
die Struktur der fermentativ gebildeten Polymere entscheidet. So ist es möglich, durch geeigne-
te Wahl der Substrate nicht nur Homopolymere zu bilden wie PHB sondern auch Copolymere
wie PHBV. Tabelle 68 zeigt die Anteile von Butyrat- und Valerat-Substituenten in der Poly-
merkette, die für zwei verschiedene Alcaligenes eutrophus Stämme in Abhängigkeit vom Sub-
strat erhalten werden. Hier führt der Einsatz von Butansäure ausschließlich zur Bildung von
PHB während der Einsatz von Valeriansäure (Pentansäure) zur Bildung eines PHBV-Copoly-
meren mit einem Verhältnis von 10/90 der beiden Substituenten führt [3]. Auch durch Zugabe
entsprechender Cosubstrate wie Propionsäure, Ethylpropionsäure oder Valeriansäure zum
einem Hauptsubstrat aus Glucose kann der Einbau entsprechender Seitenketten induziert wer-
den. Bild 200 zeigt den Anteil von 3-Hydroxyvalerat im Polymer in Abhängigkeit vom Anteil
von Pentansäure bzw. Propansäure im Substrat. Mit steigendem Anteil von Propan- oder Pen-
 
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