Produktion von biobasierten Resolen aus strukturdefinierten Lignin-Oligomeren (Lignowert)

Im Projekt Lignowert entwickelte Wood K plus gemeinsam mit der 
TU Wien sowie den Industriepartnern biobasierte Phenol Bausteine aus den Bioraffinerieprodukten Lignin und Lignosulfonaten und konnte erfolgreich biobasierte Bindemittel herstellen.

Phenol aus der Erdölfraktionierung ist eine Basischemikalie für die Herstellung von phenolischen Harzen. Phenol wird dabei mit Aldehyden unter alkalischen oder sauren Bedingungen umgesetzt. Das dreidimensionale Netzwerk des gehärteten Polymers ist verantwortlich für die hohe chemische und thermische Beständigkeit und die guten mechanischen Eigenschaften. Phenole finden sich in Schleifmitteln und anderen technischen Anwendungen wie Schäumen oder Hochtemperaturanwendungen neben einigen Holzverbundwerkstoffen oder Isolierprodukten. Aus diesem Grund wurden aus den drei biobasierten Bausteinen Phenol, Lignin und Lignosulfonat duroplastische Polymere für den Einsatz als Bindemittel entwickelt.

Dabei wurden die duroplastischen Polymere entlang der Wertschöpfungskette aus Organosolv-Lignin und Kraft-Lignin sowie Lignosulfonat als einem Nebenstrom der Zellstoffproduktion entwickelt. Schlüssel war dabei der Einsatz von Radikalfängern zum hydrothermalen Abbau und gleichzeitig Modifizierung der Lignine. Die modifizierten Lignine wurden mittels FT-IR, DSC, 31P-NMR charakterisiert. Die erhaltenen Lignine fanden Eingang in die Harzherstellung sowohl allein als auch in Kombination mit Lignosulfonaten. Dabei wurde eine Standardrezeptur der klassischen Phenolharzherstellung getestet. Es konnten im Fall der modifizierten Lignine bis zu 80% petrochemisches Phenol und im Fall des Lignosulfonates 100% Phenol ersetzt werden. Im Prozess der Harzherstellung zeigen die modifizierten Lignine im Vergleich zum unmodifizierten Lignin eine höhere Reaktivität. Der in der Harzchemie bekannte unerwünschte Effekt einer sehr hohen Viskosität und langen Zeit der Aushärtung von Lignosulfonat-Harzen konnte durch Kombination mit den neuen modifizierten Ligninen überwunden und moderate Viskositäten und Aushärtzeiten erzielt werden.  Ebenso wurden die Molekulargewichte, das Schmelzverhalten und die Thermogravimetrie der Harze ermittelt.