Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Riedenkamp 3
38108 Braunschweig

2220HV037C

01.03.2020

Die Versuche wurden mit verschiedenen Lignintypen durchgeführt. Polyurethandispersionen mit Lignin konnten erfolgreich hergestellt werden. Dabei wurden im Wesentlichen zwei Syntheserouten erfolgreich betrachtet. 1.) Die Route Lignin zunächst als Copolymer in einen biobasierten Polyester einzuarbeiten gestaltete sich schwierig. Der Ligninanteil war aufgrund der hohen Funktionalität auf weniger als 20 Gew.-% Lignin limitiert. 2.) Die zweite Alternative geht von einem biobasierten linearen Polyester aus. Lignin wurde hier in einem zweiten Schritt als Vernetzer zugesetzt. Es konnten so PU-Dispersionen mit einem Ligninanteil von bis zu 40 % realisiert werden. Aufgrund der regulatorischen Anforderungen für kosmetische Produkte musste die übliche Syntheseroute für Polyurethandispersionen modifiziert werden. So wurde als Neutralisationsmittel für die anionisch stabilisierten Polyurethandispersionen Ammoniakwasser bzw. Natronlauge eingesetzt. Als Katalysator für die Polyesterreaktion hat sich Zinkacetat bewährt. Besonders stabile Dispersionen konnten mit Ligninsulfonaten oder sulfonierten Kraftligninen mit Natrium als Gegenion, hoher Hydrophobizität und geringem Sulfonatgehalt hergestellt werden. Die Dispersion weist eine monomodale Partikelgrößenverteilung mit einem Z-Mittel von 124 nm auf. Der Anteil an nachwachsenden Rohstoffen beträgt nach ISO 16128 mit Wasser 89 % und ohne Wasser 62 %. Die Ergebnisse im hauseigenen SSC Waterproof und Rub-Off Resistance Test der daraus hergestellten Formulierungen waren jedoch unzureichend, was möglicherweise auf die nicht optimierte Standardlaborformulierung und nicht unbedingt auf das Bindemittel zurückzuführen ist. Die Wasserbeständigkeit nach chinesischer Norm war jedoch gegeben.

n der Kosmetik werden Polymerdispersionen für die Verbesserung von Haltbarkeiten der Kosmetikprodukte auf der Haut eingesetzt. Diese Polymerdispersionen bestehen überwiegend aus Polystyrolacrylat-Copolymeren, Acrylatcopolymeren oder Polyurethanen, die filmbildende Eigenschaften aufweisen, nicht wasserlöslich sind und somit beispielsweise für die Erhöhung der Wasserfestigkeit von Make-up Produkten notwendig sind. Bislang gibt es auf dem Kosmetikmarkt keine auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Filmbildner, deren Effizienz und Variabilität mit denen der genannten Polymerdispersionen vergleichbar sind. Des Weiteren sind die Polymerdispersionen schwer biologisch abbaubar, gelten als sehr lange persistent und können als Mikroplastik in die Umwelt gelangen. Deshalb tragen Kosmetikprodukte mit Polymerdispersionen derzeit zur weltweiten Problematik durch die Mikroplastikemissionen bei. Ziel dieses Vorhabens ist es, neuartige, auf nachwachsenden Rohstoffen basierende, filmformende Polymerdispersionen zu entwickeln.