Polyurethane - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 514

17 Polyurethane
Herstellung / Vorkommen
Polyurethane [1], [2], [3] (PU bzw. PUR) sind äußerst vielseitige Kunststoffe, die durch die
Reaktion zweier Komponenten gebildet werden: Di- bzw. Polyisocyanate und Di- bzw. Poly-
alkohole reagieren in einer Polyadditionsreaktion unter der Bildung der charakteristischen
Urethan-Gruppe wie in Bild 337 dargestellt [3], [4]. Durch die Wahl der beiden Komponen-
ten, d. h. die Verwendung von starren oder flexiblen Isocyanaten und starren oder flexiblen
Alkoholen ergeben sich schon mannigfaltige Kombinationsmöglichkeiten. Hinzu kommt, dass
die Funktionalität der beiden Komponenten zwei oder größer sein kann, so dass zielgerichtet
lineare, schwach verzweigte oder dreidimensional vernetzte Polyurethane hergestellt werden
können [5].
Bild 337 Herstellung von Polyurethanen mit der charakteristischen Urethan-Gruppe aus Diisocyanaten
wie Diphenylmethandiisocyanat (oder Polyisocyanaten) und Dialkoholen wie Ethandiol (oder Polyalko-
holen).
Im Vergleich zu beispielsweise der Polymerisation von Ethylen zu Polyethylen ergeben sich so
bei den Polyurethanen enorme chemische Gestaltungsmöglichkeiten was die Vielfalt der Pro-
dukte von PUR-Elastomeren, über PUR-Weichschäume bis zu PUR-Hartschäume in den ver-
schiedensten Anwendungen erklärt [3]. Polyurethane sind deshalb interessante Massenkunst-
stoffe, die nach PE-HD, PE-LD, PP, PVC und LLD-PE an sechster Stelle der meistverkauften
Kunststoffe stehen und weltweit ca. 6 % (in Europa 7 %) der gesamten Kunststoff-Produk-
tionsmenge ausmachen [5].
Biogene Isocyanat-Komponenten sind bislang nur in aliphatischer Form eingesetzt worden.
Aliphatische Diisocyanate auf Basis von Fettsäure-Dimeren sind allerdings für die wichtigsten
Anwendungen als PUR-Schäume nicht reaktiv genug und wurden bis heute vor allem für Be-
schichtungen und andere PUR eingesetzt [6]. PUR auf Basis biogener Komponenten wurden
für biomedizinische Anwendungen wie dem Tissue Engineering (siehe Kap. 3.1.3) untersucht.
Dazu wurde Lysindiisocyanat auf Basis der Aminosäure Lysin bzw. deren Ethylester herge-
stellt und mit Glycerin als Polyol-Komponente umgesetzt. Die gebildeten PUR-Netzwerke sind
bioabbaubar, zerfallen in Lysin, Ethanol und Glycerin und unterstützen das Zellwachstum in
vitro [7]. Lysindiisocyanate wurden mit verschiedenen Polyestertriolen zu Polyesterurethanen