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Emulsionspolymerisation an der Luft in nur fünf Minuten
Ein internationales Forschungsteam hat eine enzymbasierte Emulsionspolymerisation entwickelt, die ohne Sauerstoffausschluss auskommt. Die sogenannte „Semi-Bio-Fenton“-Methode ermöglicht vollständige Monomerumsätze innerhalb weniger Minuten – und eröffnet neue Perspektiven für Lack- und Kosmetikanwendungen.
Radikalische und Emulsionspolymerisationen zählen zu den etablierten Verfahren der Polymersynthese – ihre Vielseitigkeit und Einfachheit machen sie sowohl für die Forschung als auch für die industrielle Anwendung attraktiv. Eine zentrale Herausforderung bleibt jedoch die Sauerstoffempfindlichkeit der Reaktion, die in der Regel eine aufwendige Entgasung erfordert. Ein Team um Greg G. Qiao (University of Melbourne) und Nikhil K. Singha (IIT Kharagpur) stellt nun ein Verfahren vor, das diese Limitierung umgeht.
Die Methode nutzt das Enzym Glucoseoxidase (GOx), das D-Glucose zu D-Glucono-δ-lacton umsetzt und dabei Sauerstoff verbraucht. Als Nebenprodukt entsteht Wasserstoffperoxid (H₂O₂), das über eine Fenton-Reaktion Hydroxylradikale (˙OH) liefert und damit die Polymerisation initiiert. Diese Kombination – als „Semi-Bio-Fenton“-Polymerisation bezeichnet – erlaubt die Polymersynthese in einer offenen Umgebung ohne Schutzgasatmosphäre.
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Schnelle Umsätze und breite Monomerpalette
In den Versuchen mit Butylmethacrylat (BMA) als Modellmonomer untersuchten die Forschenden den Einfluss von Tensid-, Katalysator- und Monomerkonzentration auf Molekulargewicht und Dispersität. Eine Erhöhung der Tensidkonzentration von 1 auf 2,5 Gew.-% beschleunigte die Reaktion deutlich: Bei einem Monomeranteil von 5 Vol.-% war bereits nach 5 min ein vollständiger Umsatz erreicht. Selbst bei 20 Vol.-% Monomeranteil genügten unter optimierten Bedingungen rund 10 min für eine vollständige Umsetzung.
Die Anwendbarkeit des Verfahrens wurde auch für Methylmethacrylat (MMA) und Vinylacetat (VAc) sowie für Copolymerisationen und eine in-situ-Emulsionspolymerisation mit gleichzeitiger Beschichtung demonstriert. Damit eröffnet sich ein alternativer Syntheseweg für Anwendungen, bei denen eine Entgasung oder klassische Initiatoren problematisch oder unerwünscht sind – etwa in der Lack- und Kosmetikindustrie.
Quelle: Kalita, U. et al. A fast emulsion polymerization in an open-to-air environment. Polym. Chem. (2026).
