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Lignin-Epoxidharze als Bisphenol-Alternative
Forschende haben Epoxidharze auf Basis von depolymerisiertem Lignin für Metallbeschichtungen entwickelt. Die biobasierten Systeme ersetzen bedenkliche Bisphenole und zeigen vielversprechende Haftungs- und Beständigkeitseigenschaften.
Bisphenole sind in der Polymerindustrie weit verbreitet, stehen jedoch aufgrund ihrer endokrin wirksamen Eigenschaften zunehmend unter regulatorischem Druck – insbesondere in Anwendungen mit Lebensmittelkontakt wie Beschichtungen. Lignin, ein erneuerbarer und bio-aromatischer Rohstoff, gilt als vielversprechende Alternative. Ein Forschungsteam hat nun eine Reihe von Epoxidharzformulierungen auf Basis von glycidyliertem depolymerisiertem Lignin (GDL) entwickelt und deren Eignung für Metallbeschichtungen systematisch untersucht.
In der Studie wurden verschiedene GDL-Typen mit unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt und der biobasierte Anteil schrittweise erhöht, indem fossile Epoxidkomponenten durch biobasierte Alternativen ersetzt wurden. Die resultierenden vernetzten Netzwerke wurden umfassend charakterisiert und die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen mittels thermomechanischer Analyse untersucht.
Lesetipp: Epoxidharze
Epoxidharze sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie kaum eine Bindemittelklasse. In ihrem neuen Fachbuch „“Epoxidharze„“ erläutern die Autoren Dornbusch, Christ und Rasing die Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe und vermitteln anhand konkreter Formulierungen den Einsatz der Epoxy- und Phenoxyharze in industriellen Beschichtungen – u.a. für Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen, Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen.
Leistungsfähige Beschichtungen auf Metallsubstraten
Die vollständig ligninbasierten Epoxidsysteme wurden anhand standardisierter industrieller Prüfmethoden auf Metallsubstraten bewertet. Dabei zeigten die Beschichtungen überzeugende Ergebnisse hinsichtlich Erscheinungsbild, Haftung, Schäl- und Schlagfestigkeit. Die mechanische Leistungsfähigkeit blieb trotz des erhöhten biobasierten Anteils auf einem hohen Niveau.
Eine zentrale Erkenntnis der Studie betrifft die Variabilität des Lignins: Die Qualität und Herkunft des eingesetzten Lignins beeinflusst die Beschichtungseigenschaften erheblich. Die Forschenden zeigen jedoch, dass diese Variabilität als Gestaltungsfaktor genutzt werden kann, um eine gleichbleibende Beschichtungsqualität zu erzielen.
Konsistenz der Ligninquelle als Schlüsselfaktor
Die Arbeit demonstriert, dass Lignin eine Schlüsselrolle beim Übergang zu biobasierten Beschichtungen spielen kann. Der Erfolg dieser Transformation hängt allerdings sowohl von der Konsistenz der Ligninquelle als auch vom Design der Formulierung ab. Die Ergebnisse stellen einen bedeutenden Schritt in Richtung leistungsfähiger, nachhaltiger und skalierbarer Beschichtungsmaterialien dar.
Angesichts der zunehmenden regulatorischen Einschränkungen für Bisphenole – etwa durch die europäische Chemikalienverordnung REACH – könnten ligninbasierte Epoxidsysteme eine praxistaugliche und sicherere Alternative für die Metallbeschichtungsindustrie bieten.
Quelle: Celada, I. et al. Impact of the biobased transition on the properties of depolymerized lignin-derived epoxy resin for metal coating applications. Prog. Org. Coat. 109931 (2025).
