Bioschmierstoffe Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung und praktische Erprobung von Hydraulikflüssigkeiten auf Basis von Zuckerderivaten und Pflanzenölkomponenten, Teilvorhaben 1: Synthese neuer Zuckerester

Anschrift
Südzucker AG - Zentralabt. Forschung, Entwicklung und Services (ZAFES)
67283 Obrigheim (Pfalz)
Wormser Str. 11
Kontakt
Dr. Alireza Haji-Begli
Tel: +49 6359 803-382
E-Mail: alireza.hajibegli@suedzucker.de
FKZ
22001502
Anfang
01.06.2002
Ende
31.08.2004
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und praktische Erprobung von Hydraulikflüssigkeiten auf Basis von Zuckerderivaten und Pflanzenölkomponenten. Im Labormaßstab sollen für die Herstellung von Zuckerestern geeignete Kohlenhydratkomponenten ausgewählt bzw. durch zyklisierende Kondensationsreaktionen in ihren Eigenschaften optimiert werden. Für die vollständige Veresterung der zyklischen Verbindungen zu Hydraulikflüssigkeiten mit Alkylsäurederivaten, insbesondere auf pflanzlicher Basis, sind zunächst Modelluntersuchungen an einfachen Systemen notwendig, um geeignete Reaktionsbedingungen, inkl. Katalysatorauswahl, zu erarbeiten. Die Übertragung der Reaktionen in den Technikummaßstab (kg-Mengen) erfolgt dann mit optimierten Rezepturen. Zu einer zweifelsfreien Charakterisierung der Produkte im Hinblick auf die technische Anwendung gehören Struktur- sowie besonders Reinheitsuntersuchungen mittels GC und GC/MS auf qualitativer und quantitativer Basis. Die erzielten Resultate sollen zur Herstellung von 100 kg-Mustermengen im Technikum dienen, so dass Feldversuche und Untersuchungen für den technischen Einsatz möglich werden.
Ergebnisdarstellung
Es wurde eine für den Einsatzbereich der Hydraulikflüssigkeiten völlig neue Stoffklasse sogenannter Zuckerester aus Kohlenhydraten und Fettsäuren synthetisiert und praktisch erprobt. Als Ausgangskomponenten für die Estersynthesen wurden für die Kohlenhydratkomponente niedermolekulare einfache Zucker wie Glucose und Fructose sowie die entsprechenden Zuckeralkohole Sorbit und Mannit und insbesondere partiell dehydratisierte (cyclisierte) Zucker wegen ihrer guten chemischen, thermischen und hydrolytischen Stabilität eingesetzt. Zur Cyclisierung wurden p-Toluolsulfonsäure, saure Austauscher (Amberlyst 35W, Amberlite IR 120) und Lewis-Säuren (Zink- und Aluminiumchlorid) ausführlich untersucht. Als Säurekomponenten für die Veresterung wurden Ölsäure, Caprylsäureanhydrid (CSA), Caprylsäure (CS) und Mischsäurederivate (CS, Essigsäure) eingesetzt. Die Umsetzungen erfolgten lösungsmittelfrei mit Sorbit in Schmelze bzw. mit cyclisiertem Material bei Temperaturen von 140-160 °C. Es wurde gezeigt, dass in Abhängigkeit von Ausgangsmaterial, Katalysator und Reaktionsbedingungen (Reaktandenverhältnis und Zeit) mit CSA und der kostengünstigeren Säuremischungen aus Caprylsäure und Caprinsäure eine vollständige Umsetzung erreicht wird. Auch Ölsäure wurde erfolgreich und reproduzierbar zur direkten und vollständigen Veresterung von Sorbit eingesetzt. Dieses Synthesekonzept wurde auch auf technisch verfügbare Materialien (70 % Sorbitsirup und Fettsäuremischungen Capryl-/Caprinsäure) übertragen. Es wurde gezeigt, dass die Herstellung von Estern auf Basis von Zuckerderivaten und Pflanzenölfettsäuren möglich ist und diese Substanzklasse aufgrund der ermittelten Daten ein gutes Potenzial als Basisflüssigkeit für den Hydraulikbereich besitzt.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
 
 
 
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