Studien- und Abschlussarbeiten

Kurzbeschreibung:

Cellulose ist das am häufigsten vorkommende Biopolymer und lässt sich durch chemische Modifikation für vielfältige technische Anwendungen anpassen. Ihre breite Verfügbarkeit und vorteilhaften mechanisch-chemischen Eigenschaften machen sie zu einer nachhaltigen, kostengünstigen Alternative zu erdölbasierten Polymeren. Durch die Nutzung landwirtschaftlicher Reststoffe als Rohstoff für die Zellstoffproduktion – etwa aus Ananaspflanzen – wird dieses Potenzial zusätzlich gesteigert.

Gegenstand der Arbeit ist Celluloseacetat als verbreitetes, technisch relevantes Cellulosederivat. Hierzu wird bereits alkalisch aufgeschlossener Zellstoff aus Ananaspflanzenresten gebleicht und anschließend acetyliert, um Celluloseacetate mit unterschiedlichem Acetylgehalt zu synthetisieren. Für gebleichte und ungebleichte Ausgangsmaterialien sind Proben herzustellen und anhand der Massenzunahme sowie des Substitutionsgrades (Anzahl der Acetylgruppen pro Cellulose-Untereinheit) zu charakterisieren. Die erhaltenen Celluloseacetate werden in geeigneten Lösungsmitteln gelöst, zu elektrogesponnenen Fasern verarbeitet und die resultierenden Fasermatten hinsichtlich Spinnbarkeit und Faserdurchmessern bewertet. Die Arbeit richtet sich an Studierende mit Interesse an nachhaltigen Werkstoffen, Polymerchemie und prozesstechnischer Laborarbeit.

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Kurzbeschreibung:

Am Institut für Mehrphasenprozesse wurde ein Elektrospinnprozess für Silikonharze etabliert, um die Modifikation von Implantatoberflächen durch das Aufbringen hydrophober Fasern zu ermöglichen. Für diesen Prozess wird das Silikonharz Sylgard 184 verwendet. Um eine Vorauswahl geeigneter Lösungsmittel für den Elektrospinnprozess zu ermitteln, sollen in dieser Arbeit die Hansen-Löslichkeitsparameter des Silikonharzes ermittelt werden. Die Hansen-Parameter beschreiben drei Arten von Wechselwirkungen (Dispersions-, polare und Wasserstoffbrückenkräfte), die die Löslichkeit bestimmen. Im dreidimensionalen Hansen-Raum bildet ein Polymer eine Hansen-Sphäre; Lösungsmittel innerhalb dieser Sphäre lösen das Polymer, außerhalb meist nicht. Dazu ist eine Auswahl von Lösungsmitteln zu treffen, die einen möglichst großen Bereich im Hansen-Raum abdecken. Für die Ermittlung der Löslichkeitsparamater des ausgehärteten Silikons können nun Quellversuche in den ausgewählten Lösungsmitteln durchgeführt werden. Dabei wird die Volumen- und Massenzunahme des Silikons nach Einlegen in den jeweiligen Lösungsmitteln mit bekannten Löslichkeitsparametern bestimmt. Eine starke Quellung des Silikons deutet auf passende Hansen-Parameter des Lösungsmittels hin. Im Anschluss soll die Hansen-Sphäre durch Mischen des noch flüssigen Silikonharzes mit den Lösungsmitteln bestimmt werden.

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