Jocher, Michael (2018)
Photoreaktive Copolymere als neue, funktionale Nassfestmittel in der Papiertechnologie.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Von den heute kommerziell hergestellten Papiersorten gibt es eine Vielzahl an Papierprodukten, die nassfest ausgerüstet werden. Umgesetzt wird diese Funktionalisierung der Papierprodukte durch Applikation von thermisch vernetzbaren Additiven in der Masse oder über die Oberfläche und deren intra- und intermolekularer Vernetzung im Laufe des Papiertrocknungsprozesses im Fasergefüge. Die vorliegende Arbeit widmet sich einer alternativen Route zur Nassverfestigung, um sowohl energetische, umweltrelevante sowie prozesstechnische Punkte zu adressieren und zu optimieren. Ziel dieser Arbeit war es, hydrophile Polymere, die eine Benzophenonfunktionalität tragen, welche über eine UV-Belichtung inter- und intramolekular vernetzen, als neue innovative Nassfestmittel bei der Papierherstellung in Labormaßstab, sowie in halbtechnischen Maßstab einzusetzen. Dabei stand im Fokus ein fundamentales und umfangreiches Verständnis über die Applikation und Vernetzung der photoreaktiven Polymere zu erlangen. Hierzu wurden zum einen ungeladene Modell-Copolymere auf Basis der Monomeren Dimethylacrylamid und 4-Benzoylphenyl-2-Methacrylat mit unterschiedlichen molaren Anteilen der photoreaktiven Gruppe Benzophenon synthetisiert. Um die photoreaktiven Polymere auch in der Masse anwenden zu können wurde eine Strategie entwickelt, um ein in der Papiertechnologie bereits eingesetztes Polyvinylamin polymeranalog mit einem Benzophenon tragenden Aktivester zu funktionalisieren. Die ersten Ergebnisse dieses neuen, innovativen Ansatzes zur Nassverfestigung von Papier zeigten, dass eine Nassverfestigung von Modellpapieren über Oberflächenapplikation des ungeladenen P(DMAA-co-MABP(x)) durch Vernetzung bei 254 oder 365 nm Wellenlänge erfolgreich umgesetzt werden kann. Über die Herstellung eines N-Hydroxysuccinimdaktivesters von 4-Carboxybenzophenon und anschließender polymeranaloger Umsetzung des kommerziellen PVAm über Amidierung der vorhandenen primären Amingruppen, konnte das photoreaktive PVAm hergestellt werden. Das photoreaktive PVAm-BP(0,8) konnte sowohl über die Oberfläche als auch in der Masse eingesetzt werden. Es zeigte sich, dass das Polymer bereits ohne UV-Belichtung einen Effekt auf die Trocken- und Nassfestigkeit hat. Über Oberflächenapplikation von etwa 1 Gew.-% des PVAm-BP(0,8) konnte eine zusätzliche Steigerung der Nassfestigkeit nach UV-Vernetzung von 40 % mit einer resultierenden relativen Nassfestigkeit von 18 % erreicht werden.

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