Dimeer vetzuur zorgt voor een verbeterd PBT

Project

Dimeer vetzuur zorgt voor een verbeterd PBT

In het project MOBIOSOL ontwikkelden onderzoekers naast nieuwe poedercoatings ook een nieuw industrieel plastic op basis van het veelgebruikte polybutyleentereftalaat. Het nieuwe materiaal is deels opgebouwd uit biobased bouwstenen en is taaier én breder inzetbaar dan traditioneel PBT.

De elektronica- en auto-industrie maken veel gebruik van industriële kunststoffen zoals PBT, een plastic verwant aan het bekendere PET. Deze stoffen voldoen aan hoge eisen. Ze zijn sterk en kunnen tegen een stootje, en daarnaast zijn ze ook hitteresistent. De industrie past PBT vooral toe in precisieonderdelen in auto’s en elektronische apparatuur. Het materiaal voldoet goed, maar heeft enkele nadelen. Zo is dit plastic toch enigszins bros en heeft het aardolie als basis. In MOBIOSOL richtten onderzoekers zich onder meer op het groener en taaier maken van PBT door andere, biobased, bouwstenen toe te passen.

Bros

PBT is opgebouwd uit twee chemische, oliegebaseerde bouwstenen (butyleen en tereftalaat). Deze vormen samen een lange polymeerketen. Een deel van die polymeren is gekristalliseerd en ligt als kleine kristallijne gebieden in een niet-gekristalliseerd, of amorf, deel. Die amorfe matrix is bros beneden veertig graden Celsius, maar de gekristalliseerde gebieden geven het materiaal stevigheid. Boven de veertig graden wordt de matrix taaier en meer rubberachtig. De onderzoekers wilden op basis van PBT een nieuw, deels biobased, plastic ontwikkelen dat al bij kamertemperatuur taai is. Het inbouwen van een biobased bouwsteen volgens conventionele chemische technieken tast echter de kristalclusters aan: er blijven minder en kleinere kristallijne gebieden over. ‘Hierdoor daalt het smeltpunt’, vertelt Cor Koning, Science Manager bij DSM in Zwolle. ‘Een gevolg van dat lagere smeltpunt is een lagere gebruikstemperatuur, waardoor het materiaal veel minder breed toepasbaar is.’

Nieuwe methode

Een speciaal productieproces, ontwikkeld bij de TU in Eindhoven, resulteerde in het beste van twee werelden: een sterke industriële kunststof met brede toepassingen op basis van deels biobased grondstoffen. Samen met Food & Biobased Research ontwikkelde en produceerde Croda BV in Gouda daarvoor vetzuurachtige biobased bouwstenen. ‘In deze samenwerking is efficiënt gebruik gemaakt van elkaars expertise en faciliteiten om de dimeervetzuren te maken die zuiver genoeg zijn om in te bouwen in polymeren’, aldus Daan van Es, senior onderzoeker bij Food & Biobased Research. ‘Met de nieuwe methode slaagden we erin de vetzuurachtige bouwsteen alleen in het amorfe deel van het PBT in te bouwen’, vertelt Bart Noordover, universitair docent Polymer Materials Chemistry bij de TU in Eindhoven. ‘Doordat die bouwsteen alleen in de polymeren in het amorfe deel van het PBT wordt ingebouwd, blijven de PBT-kristallen onveranderd.’ Het resultaat: een minder bros, taai plastic, dat sterk is en tegen hoge temperaturen kan.

Aangepaste productiemethode

‘MOBIOSOL heeft een heel interessant biobased industrieel plastic opgeleverd’, bevestigt Koning. ‘Door het bijzondere productieproces zijn de gekristalliseerde gebieden intact gebleven en dat zorgt niet alleen voor stevigheid, maar ook voor een wel twintig graden hoger smeltpunt dan bij een conventioneel productieproces.’ Hierdoor zijn toepassingen mogelijk waarbij het materiaal heet wordt, onder andere in de auto- en elektronica-industrie. Nadelen van de toegepaste methode zijn er echter ook. Zo zijn de kosten van de vetzuurachtige bouwstenen nog hoog en verbruikt de nieuwe methode veel oplosmiddel. ‘We moeten dus op zoek naar een aangepaste productiemethode, zonder oplosmiddelen, als we dit plastic op industriële schaal willen gaan produceren’, stelt Koning.