Wiederverwertbares Fluor verbessert Eigenschaften abbaubarer Polyester-Kunststoffe

Eine Forschungsgruppe unter der Leitung der Universität Bayreuth kommt in einer neuen Studie zu dem Schluss, dass der Einbau von Fluor in bestimmte Polyester mehrere Vorteile mit sich bringt: Er beschleunigt die Bildung von Polymerketten, lässt diese länger werden und ermöglicht dadurch die gezielte Modifizierung der Eigenschaften des Kunststoffs. Durch diese Verbesserung werden fluorierte Polyester konkurrenzfähiger zu anderen Plastikarten. Ein weiterer positiver Aspekt ist, dass sich das Fluor im Zuge des Abbaus dieser Kunststoffe zurückgewinnen lässt.

Verbesserte Polyester durch gezielte Modifikation

Polyester gewinnen aufgrund ihres Potenzials für ein vergleichsweise einfaches chemisches Recycling zunehmend an Popularität. Dennoch ist ihre Anwendbarkeit im Vergleich zu anderen Kunststoffarten aufgrund ihrer thermischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften oftmals deutlich eingeschränkt. Eine Verbesserung der Anwendbarkeit lässt sich jedoch durch die Verlängerung der Polymerketten oder eine Erhöhung ihrer Temperaturstabilität erreichen. Darüber hinaus können die Eigenschaften von Polyestern durch chemische Modifikationen, wie beispielsweise den Einbau weiterer Moleküle, gezielt angepasst werden. Solche Anpassungen erweitern die Bandbreite an Anwendungsgebieten und steigern somit die Wettbewerbsfähigkeit dieser Kunststoffart.

Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Alex J. Plajer von der Universität Bayreuth, in Zusammenarbeit mit Forschenden aus Berlin, hatte kürzlich eine neue Klasse von fluorierten Polyestern hergestellt, die sich durch das eingebaute Fluor leichter abbauen lassen als herkömmliche Polyester. In einer anschließenden Studie ist es den Wissenschaftlern nun gelungen, diese fluorierten Polyester weiterzuentwickeln und sie dadurch konkurrenzfähiger gegenüber anderen Kunststoffarten zu machen. „Fluorierte Polyester sind deshalb so interessant, weil Fluor als elektronegativstes Element Elektronen enorm stark anzieht. Deshalb kann man mit Fluor Materialien herstellen, die mit anderen Elementen gar nicht denkbar wären“, sagt Plajer.

Fluorierte Polyester: Schnell, Robust und Wiederverwertbar

In ihrer aktuellen Studie stellten die Forschenden fest, dass der Einsatz von Fluor nicht nur die Polymerisation des Kunststoffs beschleunigt im Vergleich zu analogen Polyestern ohne Fluor. Zusätzlich werden die Polymerketten länger und verhaken sich besser, was den gesamten Kunststoff robuster macht. Prof. Plajer erklärt: „Besonders spannend ist, dass wir bestimmte Fluoratome im Polyester selektiv durch andere Moleküle ersetzen können. Damit können wir die Eigenschaften der Polyester gezielt steuern.“ Darüber hinaus bieten die fluorierten Polyester einen nachhaltigen Ansatz, da das Fluor im Zuge eines chemischen Recycling-Prozesses so zurückgewonnen werden kann, dass es für die chemische Industrie verwertbar ist.

„Unsere Ergebnisse zeigen, wie gezielte molekulare Modifikationen die Eigenschaften von Kunststoffen grundlegend verändern können. Die Integration von Fluor in die Polymerstruktur eröffnet neue Perspektiven für die Entwicklung nachhaltiger und leistungsfähiger Materialien, die sowohl ökologischen Anforderungen als auch industriellen Standards gerecht werden könnten“, sagt Plajer.

Quelle

Universität Bayreuth (10/2025)