Das Polysaccharid Chitin ist weltweit eines der häufigsten natürlichen Biopolymere. Aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften wie der Biokompatibilität, der Bioabbaubarkeit, der Ungiftigkeit und seinem Potential als Adsorber, ist Chitin für die Industrie von besonderen Interesse. Aufgrund der Nichtvorhandensein ein definierten Schmelzpunktes und seine Unlöslichkeit in organischen Lösemitteln steht eine Herausforderung für die Entwicklung von chitinbasierten Hoheleistungswerkstoffen da. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurden in dieser Arbeit chitinbasierte Kompositmaterialien mit dem Ziel untersucht, neuartige Bioverbundwerkstoffe zu entwickeln. Cellulose und Lignin, ebenfalls sehr häufig in der Natur auftretende Biopolymere, wurden im Rahmen dieser Arbeit dazu verwendet, um Verbundwerkstoffe mit Chitin zu generieren.
Chitinbasierte Verbundwerkstoffe wie Chitin/Cellulose- und Chitin/Lignin-Komposite wurden im Wesentlichen aus einer Lösung hergestellt. Hierfür ist ein nachhaltiges Lösemittel für diese Biopolymere wünschenswert. In dieser Arbeit wurden verschiedene Lösemittelsysteme hinsichtlich ihrer Lösekraft von Biopolymeren untersucht. Als vielversprechendstes und zugleich umweltfreundlichstes Lösemittel stellte sich die ionische Flüssigkeit, 1-Butyl-3-methylimidazoliumacetat (BmimOAc) mit dem biobasierten Co-Lösungsmittel -Valerolacton (GVL) heraus.
Die so aus verschiedenen Lösemittelsystemen gewonnenen Chitin/Cellulose- Verbundwerkstoffe wurden genauer mittels spektroskopischer, morphologischer und mechanischer Analysemethoden detailliert untersucht. Die Analysen ergaben, dass Chitin nicht zu Chitosan deacetyliert wurde, was für die Verwendung von unmodifiziertem Chitin in Verbundwerkstoffen entscheidend ist. Es kommte weiterhin gezeigt werden, dass die mittels BmimOAc-GVL (8:1, mol:mol) hergestellten Komposite ebenso gute Ergebnisse zeigten wie die mittels DMAc/LiCl erzeugten. Allerdings ist die BmimOAc-GVL-Route nachhaltiger und umweltfreundlicher, weshalb die Chitin/Cellulose-Komposite in dieser Arbeit auf diese Weise gefertigt wurden. Darüber hinaus kann das verwendete BmimOAc recydiert werden, wodurch die ionische Flüssigkeit in mehreren Prozesszyklen eingesetzt werden kann, ohne dass sich dabei eine merkliche Verschlechterung der Eigenschaften der Komposite einstellte. Außerdem zeigten Benetzbarkeits- und Permeabilitätsversuche sowohl an Chitin/Cellulose-Verbundwerkstoffen als auch an mit Chitin beschichteten Cellulosegeweben, dass durch das Chitin die Oberflächen von Holz und Cellulosetextilien hydrophobisiert warden können. Zudem verringerte die Chitinbeschichtung neben dem Eindringen von Wasser auch die Sauerstoffdiffusion, wodurch ein Potential für eine mögliche Anwendung als Verpackungsmaterial oder undurchlässige Gewebe für Hygieneartikel gegeben ist.
Die Herstellung von Chitin/Lignin-Kompositen erfolgte ebenfalls mittels BmimOAc-GVL (8:1, mol:mol). In dieser Arbeit wurde eine mögliche Anwendung dieses Verbundwerkstoffs als biobasiertes Adsorptionsmittel in Form einer Folie untersucht. Es zeigte sich, dass der Biosorptionsfilm ein hohes Adsorptionsvermögen für Fe(III)- und Cu(II)-Kationen in wässrigen Lösungen aufwies. Des Weiteren sind eine hohe Stabilität, eine einfache Anwendbarkeit, eine leichte Desorption und eine gute Wiederverwendbarkeit kennzeichnend für die Kompositfolie, weshalb eine mögliche Anwendung der Einsatz als neuartiges und erneuerbares Biosorptionsmittel für die Wasseraufbereitung sein kann.
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Das Polysaccharid Chitin ist weltweit eines der häufigsten natürlichen Biopolymere. Aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften wie der Biokompatibilität, der Bioabbaubarkeit, der Ungiftigkeit und seinem Potential als Adsorber, ist Chitin für die Industrie von besonderen Interesse. Aufgrund der Nichtvorhandensein ein definierten Schmelzpunktes und seine Unlöslichkeit in organischen Lösemitteln steht eine Herausforderung für die Entwicklung von chitinbasierten Hoheleistungswerkstoffen da. Um die...
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