Jahresbericht 2018-2019

Abb. 2. 13 C-NMR-Spektren exemplarischer Cellulosederivate. Grafik: M. Gericke. Die Ableitung von Struktur-Eigenschafts-Bezie- hungen industrieller Celluloseether ist durch de- ren enorme strukturelle Komplexität praktisch unmöglich. Hersteller möchten den Produktions- prozess jedoch so steuern, dass die Anforderun- gen der Konsumenten hinsichtlich der Produktei- genschaften erfüllt werden. In einem von der Schweizerischen Agentur für Innovationsförde- rung (Innosuisse) geförderten Projekt forschen Industriepartner (Celluloseether-Hersteller und -Anwender) und Universitäten (FSU Jena und EPFL Lausanne, Schweiz) gemeinsam. In diesem Zusammenhang werden regioselektiv funktiona- lisierte Cellulosemischether mittels Schutzgrup- pentechniken synthetisiert und zunächst mit der NMR-Spektroskopie in Lösung analysiert (Abb. 2). Mit einer besonderen Methode der Festkörper- NMR-Spektroskopie (dynamische Kernpolarisati- on, DNP) werden hochaufgelöste Spektren erhal- ten und die Struktur mit den makroskopischen Eigenschaften korreliert. Die DNP-NMR-Spektros- kopie wird eingesetzt, da die meist als Viskosi- Steuerung der Cellulosederivatisierung durch Anwendung der DNP-NMR-Spektroskopie als Analysenwerkzeug tätsregler eingesetzten Celluloseether mittels der NMR-Spektroskopie in Lösung praktisch nicht zu untersuchen sind und die klassische Festkörper- NMR-Spektroskopie schlechtaufgelöste Spektren generiert. Ziel der Untersuchungen ist es, Änderun- gen der molekularen Struktur in den Spektren zu erkennen. Damit sollen Einflüsse der Reaktionspara- meter auf die Produktstrukturen untersucht werden. Thermoplastische Polysaccharidderivate Die Modifizierung von Polysacchariden mit lang- kettigen aliphatischen Substituenten wie Fettsäu- ren generiert Materialien mit thermoplastischen Eigenschaften. Die vielseitigen Anwendungsmög- lichkeiten werden in mehreren Projekten erforscht. In einem DFG-finanzierten Projekt werden Hybrid- materialien aus magnetischen Nanopartikeln und schmelzbaren Biopolymeren für neuartige Remo- te-Controlled-Release-Systeme entwickelt. Ziel ist es, die kontrollierte Freisetzung von Wirkstof- fen aus den biobasierten Thermoplasten durch die Einwirkung eines alternierenden Magnetfeldes zu steuern. Die Thermoplasten sind biokompatibel und für die Anwendung in Pharmazie und Medi- zin geeignet. Im Rahmen des von der FNR geför- derten Projektes „Dextriplast“ werden Stärkemi- schester als Klebstoffe für medizinische Pflaster untersucht (Abb. 3a). Die ungiftigen Stärkeester sind geeignet, konventionelle Kleber auf Formal- dehydbasis zu ersetzen (BMWi/VDI-VDE-Projekt). Anwendungsbereiche sind z. B. Spanplatten und Verpackungsmaterialien (Abb. 3 b und c). Abb. 3. Produkte aus thermoplastischen Polysacchari- den: (a) Medizinisches Pflaster, (b) beschichtete Holz- späne vor der Verpressung, (c) fertige Spanplatte. Foto: AG Heinze. Blohm, S., Heinze, Th. (2019): Synthesis and properties of starch laurates. Carbohydrate Research. DOI:10.1016/j.carres.2019.107833. FORSCHUNG — 51