Die Herstellung von Bio-basierten Epoxidnaturlatex-Vitrimeren (ENR) unter Verwendung von natürlichen Polysacchariden als makromolekulare Vernetzer stellt eine wirksame Strategie zur Lösung des Problems der Ressourcenverschwendung und hoher CO2-Emissionen dar, die durch die schwierige Wiederverarbeitung vulkanisierter Gummis verursacht werden. Natürliche Polysaccharide reagieren jedoch nur schlecht an der Grenzfläche mit Gummi und weisen eine geringe Verträglichkeit auf. In dieser Studie wurde maleinanhydrid-modifiziertes Chitosan (MCh) als makromolekularer Vernetzer verwendet und durch Wärmebehandlung an der Grenzfläche mit ENR ein dynamisch vernetztes Netzwerk basierend auf β-Hydroxyesterbindungen aufgebaut. Die Struktur wurde mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR), Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS), Gleichgewichtsschwell- und Vulkanisationskurventests charakterisiert. Die mechanischen, dynamischen und Wiederverarbeitungseigenschaften wurden durch uniaxiales Zugversuch, dynamische mechanische Analyse (DMA), differenzielle Temperatur-Scanning-Kalorimetrie (DSC) sowie Spannungsrelaxations- und Erholungstests bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass die β-Hydroxyester-Bindungsnetzwerke an der Grenzfläche zwischen MCh und ENR die Kompatibilität erhöhen. Bei einer MCh-Zugabe von 30 phr betrug die Zugfestigkeit des ENR-Vitrimers das 8,4-fache des reinen ENR. Die Aktivierungsenergie des Esteraustauschs betrug nur 61,8 kJ/mol. Nach zwei Verarbeitungsvorgängen (180 °C, 15 MPa Vulkanisation, 30 min) blieb die Zugfestigkeit zu ≥ 88 % erhalten, was die Vorteile der dynamischen Vernetzungsnetzwerk-Umordnung und die Mehrfachverarbeitbarkeit zeigt. Die Ergebnisse bieten neue Ansätze zur Herstellung hochleistungsfähiger, wiederverarbeitbarer ENR-Vitrimere und neue Methoden zur Verbesserung der Interface-Verstärkung in Verbundwerkstoffen.

Maleinchitosan; Epoxidnaturlatex; Bio-basierter Vitrimer; Wiederverarbeitung