Kategorie: ‘Publikation’
Neue Veröffentlichung: Feuchtigkeitsaufnahme in kationischen Hydrogelen
Wir freuen uns, erneut eine Studie unserer Arbeitsgruppe im Fachjournal Polymers präsentieren zu dürfen. In ihrer aktuellen Veröffentlichung zeigen Tim Mrohs und Oliver Weichold wie sich das Wasseraufnahmeverhalten von diallylammonium-basierten Hydrogelen gezielt durch Vernetzungsdichte und ionische Wechselwirkungen steuern lässt. Die Ergebnisse liefern Designregeln für Feuchtigkeitskontrolle, zeigen endotherme Sorptionsprozesse und beleuchten, wie reversible ionische Vernetzungen die Wasseraufnahme verbessern können.
Mrohs, T.; Weichold, O.
Dynamic water vapor sorption behaviour of crosslinked polycationic diallylammonium-based hydrogels
Polymers 2025, 10.1016/j.polymer.2025.129219
Neue Veröffentlichung: Selbstschäumende Polyesterharzsysteme
Wir freuen uns, erneut eine Studie unserer Arbeitsgruppe im Fachjournal Polymers präsentieren zu dürfen. In ihrer aktuellen Veröffentlichung stellen Fabian Weitenhagen und Oliver Weichold ein innovatives modulares System zur Herstellung bio-basierter Polyesterschäume vor bei dem das Reaktionswasser selbst als Treibmittel dient – ganz ohne externe Zusatzstoffe. Die Arbeit zeigt, wie sich durch die gezielte Auswahl von biobasierten Dicarbonsäuren sowie verschiedenen Polyolen ein vielseitig einstellbares Schaumsystem entwickeln lässt. Durch systematische Variation dieser Bausteine können mechanische Eigenschaften wie Härte, Dichte, Wärmeleitfähigkeit und thermische Stabilität flexibel angepasst werden. Besonders bemerkenswert sind die deutlich verbesserten Brandeigenschaften im Vergleich zu vielen organische Materialien.
Ein besonderes Highlight der Arbeit sind die Rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen (REM), die einen detaillierten Einblick in die innere Struktur der Schäume ermöglichen. Dabei werden kompakte Zellwände ohne Mikroporosität sichtbar, wobei die Porenstruktur gezielt über die variierenden Dichten beeinflusst wird.
REM Aufnahmen der Polyesterharzschäume mit niedriger (A) und höherer (B) Dichte.
Weitenhagen, F.; Weichold, O.
Preparation, Reaction Kinetics, and Properties of Polyester Foams Using Water Produced by the Reaction as a Foaming Agent.
Polymers 2025, 17, 1266. https://doi.org/10.3390/polym17091266
Neue Veröffentlichung: Selbstvernetzende Chitosan-Hydrogele mit Carbonsäuren
Wir freuen uns auf eine neue Publikation aus unserer Arbeitsgruppe im Journal Gels hinzuweisen. Nils Münstermann und Oliver Weichold untersuchten in dieser Studie die Bedingungen, unter denen Chitosan ohne zusätzliche Vernetzer stabile Hydrogele bildet.
Die Bildung selbstvernetzender Chitosan-Hydrogele allein durch einfache Carbonsäuren ist stark limitiert. Zwar lassen sich viskose Lösungen mit Dicarbonsäuren wie Oxal-, Malon- oder Bernsteinsäure herstellen, jedoch keine stabilen Gele. Erst durch gezielte chemische Modifikationen wie die N-Carboxyalkylierung oder N-Succinylierung entstehen stabile ionische Hydrogele. Dabei zeigt sich, dass die Länge und Flexibilität des Alkylspacers sowie das Vorhandensein einer kovalenten Bindung entscheidend für die Gelbildung und mechanische Festigkeit sind. Besonders N-Carboxypropylchitosan bildet sehr feste Gele mit geringer Quellung, während kürzere Seitenketten schwächere Gele erzeugen.
Münstermann, N., Weichold, O.
On the Conditions Determining the Formation of Self-Crosslinking Chitosan Hydrogels with Carboxylic Acids,
Gels 2025, 11(5), 333. https://doi.org/10.3390/gels11050333
Beiträge über unsere Veröffentlichung: Brandhemmende Holzlasur
Die Veröffentlichung „A fire-retardant coating for wood made from chitosan itaconate“ wird international gewürdigt, durch einen Artikel in der italienischen Fachzeitschrift Pitture e Vernici – European Coatings (Issue 1/2025, page 36) sowie durch einen Webbeitrag von European Coatings unter dem Titel „A fire-retardant coating for wood made from chitosan itaconate„- News and insights for the European coatings industry. Die Chitosanitaconatlasur ist transparent, betont die natürliche Holzmaserung und macht die Oberfläche wasserabweisend. Sie schützt das Holz zuverlässig vor Feuchtigkeit, verhindert UV-bedingte Vergrauung und reduziert effizient die Abbrandgeschwindigkeit. Mit bereits zwei Auftragung auf Fichte und drei auf Buchenholz wirkt die Lasur selbstverlöschend. Mehr dazu hier.
Dieser biobasierte Ansatz vereint Ressourcenschonung mit Effektivität und demonstriert, wie sich Umweltschutz und Sicherheitsanforderungen erfolgreich miteinander verbinden lassen. Es erfüllt uns mit Freude und Wertschätzung zu sehen, dass unsere Arbeit größere Beachtung findet.
Pitture E Vernici: Fire-retardant Coating For Wood Made From Chitosan Itaconate, Fascicolo 1/Gennaio – Febbraio 2025 – Pitture e Vernici, https://www.pittureevernici.it/archivio/archivio-2025/fascicolo-1-gennaio-febbraio2025/.
European Coatings: A fire-retardant coating for wood made from chitosan itaconate – News and insights for the European coatings industry, https://www.european-coatings.com/news/application-areas/a-fire-retardant-coating-for-wood-made-from-chitosan-itaconate/.
Gemeinsame Veröffentlichung:Pflanzenschutz aus Insektenlarven
Die Schwarze Soldatenfliege (Hermetia illucens) bietet nicht nur eine nachhaltige Proteinquelle, sondern auch das Potenzial, Chitosan – ein vielseitiges Biopolymer – aus den Larvenhäuten zu gewinnen. Eine gemeinsame Studie mit der Forschergruppe um Dr. Mag. Sabine Gruber von der Uni Innsbruck und dem FH Campus Wien zeigt, wie biologische Abfälle aus der BSF-Produktion mittels umweltschonender enzymatischer Verfahren zu bioaktivem Chitosan verarbeitet werden können. Dieses Chitosan überzeugt durch starke antifungale Eigenschaften und verbessert die Keimung sowie Krankheitsresistenz von Pflanzen wie Zuckerrüben. Damit eröffnet es eine umweltfreundliche Alternative zu chemischen Fungiziden und Chitosan, welches aus Kresbtierschalen gewonnen wird. Diese Innovation unterstreicht das Potenzial der Insektenindustrie, Abfälle sinnvoll zu nutzen und nachhaltige Lösungen für Landwirtschaft und Industrie zu schaffen.
C. Escobar Rodríguez, V. Zaremska, T. Klammsteiner, I. Kampatsikas, N. Münstermann, O. Weichold, S. Gruber
Chitosan obtained from black soldier fly larval cuticles expands the value chain and is effective as a biocontrol agent to combat plant pathogens
Carbohydrate Polym. 2025, 349, Part B, 123023 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.123023
Neue Veröffentlichung: Brandhemmende Holzlasur
Holz erlebt aktuell eine Renaissance in der Bau- und Möbelindustrie. Mit seinem natürlichen Charme, seiner Vielseitigkeit und seiner Umweltfreundlichkeit ist Holz ein beliebtes Baumaterial. Doch der Naturstoff ist anfällig für äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit, UV-Strahlung, Flecken und vor allem Feuer. Insbesondere Feuer stellt im Bauwesen durch die leichte Entflammbarkeit des Holzes ein großes Risiko dar. Unbehandeltes Holz brennt, sobald es entzündet ist, oft vollständig und ohne externe Hitzezufuhr ab. N. Münstermann und O. Weichold haben nun eine innovative, nachhaltige Holzbeschichtung entwickelt, die auf polymerisiertem Chitosanitaconat basiert. Die Basis der Beschichtung, Chitosan, ist ein Restprodukt der Lebensmittelindustrie und Itaconsäure kann biotechnologisch gewonnen werden. Somit besteht die Lasur vollständig aus biobasierten Stoffen und bietet nicht nur Schutz vor Feuchtigkeit, UV-Strahlung und Flecken, sondern ist auch nicht entflammbar. Bei Anwendung auf Holz verzögert sie die Zündung und hemmt die Ausbreitung von Flammen signifikant. Bereits eine Schicht reduziert die Brenngeschwindigkeit um ein Drittel. Zwei Schichten auf Fichtenholz genügen, um das Material selbstlöschend zu machen. Bei Harthölzern wie Buche sind drei Schichten erforderlich. Dieser bio-basierte Ansatz kombiniert Ressourcenschonung mit hoher Effektivität und zeigt, dass Umweltschutz und Sicherheitsanforderungen Hand in Hand gehen können.
N. Münstermann, O. Weichold
A fire-retardant coating for wood made from chitosan itaconate
Progress in Organic Coatings 2024, 197, 108793 https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108793
Neue Veröffentlichung:Ansätze zum Upscaling alkalischer Gele als Partikel
Hochalkalische Hydrogele gewinnen in der Baustoffforschung zunehmend an Bedeutung. Wir konnten mehrfach zeigen, dass insbesondere kationische alkalische Hydrogele auf Basis von Diallyldimethylammoniumhydroxid (DADMAOH) effektiv zur Abdichtung wasserführender Risse oder als Kopplungsmedien für die elektrochemische Chloridextraktion eingesetzt werden können. Das Upscaling stellt eine Herausforderung dar, da sich kommerzielle kationenselektive Membranen hier als wenig effektiv erwiesen. Auf der anderen Seite können neutrale Gele und Gelpartikel leicht aus Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC) in großen Mengen und mit einer breiten Spektrum an Zusammensetzungen hergestellt werden. Hier wird gezeigt, dass diese neutralen Gelpartikel mittels inversem statischem Anionenaustausch in NaOH-Lösung in DADMAOH-Partikel mit Resthalogenidgehalten von <0,3 % überführt werden können. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der alkalischen Partikel entsprechen denen der alkalischen Gele und erfüllen alle notwendigen Anforderungen für Baustoffanwendungen, sind aber deutlich einfacher herzustellen.
T. B. Mrohs, O.Weichold
A Simple Preparation of Crosslinked, Highly Alkaline Diallyldimethylammonium Hydroxide Hydrogel Particles via Inverse Static Anion Exchange
Gels 2024, 10, 743. https://doi.org/10.3390/gels10110743 (open access)
17th ICPIC Konferenzbeiträge abgedruckt
Die Artikel zu den Vorträgen „Ionic Conductive Polyesters—Assessing the Risk of Corrosion in Steel-Reinforced Concrete“ von Prof. Weichold und „Alkaline Hydrogels—Multifunctional Materials for Concrete Rehabilitation“ von Tim Mrohs (s. a. Eintrag vom 19.9.2023) auf dem 17th International Congress on Polymer in Concrete (ICPIC 2023) in Warschau, Polen, sind nun im Druck erschienen.
Weichold, O. (2025). Ionic Conductive Polyesters—Assessing the Risk of Corrosion in Steel-Reinforced Concrete. In: Czarnecki, L., Garbacz, A., Wang, R., Frigione, M., Aguiar, J.B. (eds) Concrete-Polymer Composites in Circular Economy. ICPIC 2023. Springer Proceedings in Materials, vol 61. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-72955-3_34
Mrohs, T., Jung, A., Weichold, O. (2025). Alkaline Hydrogels—Multifunctional Materials for Concrete Rehabilitation. In: Czarnecki, L., Garbacz, A., Wang, R., Frigione, M., Aguiar, J.B. (eds) Concrete-Polymer Composites in Circular Economy. ICPIC 2023. Springer Proceedings in Materials, vol 61. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-72955-3_37
Neue Veröffentlichung: Holzlasur aus biogenen Reststoffen
Holz ist seit Jahrtausenden ein zentrales Baumaterial des Menschen und zeichnet sich durch seine Bioverfügbarkeit, Nachhaltigkeit und Vielseitigkeit aus. Dennoch bringt die chemische Struktur von Holz einige Herausforderungen mit sich. Es ist anfällig für biologische Abbauprozesse, etwa durch Pilze, Bakterien oder Insekten, und zeigt unter UV-Bestrahlung eine Vergrauung durch den Abbau von Lignin. Um dies zu verhindern, wurde von N. Münstermann und O. Weichold eine umweltfreundliche Beschichtung auf Basis von Chitosan, einem aus Lebensmittelabfällen gewonnenen Biopolymer, entwickelt.
Die neu entwickelte Chitosanitaconat-Beschichtung ist transparent, betont die Holzmaserung und verleiht dem Holz hydrophobe Eigenschaften mit Kontaktwinkeln von über 90°. Sie schützt das Holz effektiv vor Feuchtigkeit, verhindert Vergrauung durch UV-Strahlung und reduziert Fleckenbildung, etwa durch Kaffee oder Rotwein. Dank ihrer starken Haftung und Anpassungsfähigkeit ist die Beschichtung vielseitig einsetzbar. Durch die Zugabe von Pigmenten kann die Lasur den ästhethischen Ansprüchen des modernen Innenausbau angepasst werden. Chitosanitaconat vereint Holzschutz, moderne Ästhetik und Nachhaltigkeit – ein vielseitige Lösung für umweltfreundliches Bauen.
N. Münstermann, O. Weichold
Chitosan itaconate based water- and stain-repellent coatings for wood
Progress in Organic Coatings 2024, 194, 108630 https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108630
Gemeinsame Veröffentlichung:
Metallkomplexe mit Keratinliganden
In Zusammenarbeit mit der Forschergruppe um Prof. Panwad Sillapawattana von der Maejo University, Chiang Mai, Thailand, wurden Komplexe von Fe3+, Cu2+, Zn2+ und Ag+ mit Keratinliganden hergestellt und Möglichkeiten zur Anwendung im biomedizinischen Bereich untersucht. Insbesondere zeigen Keratinhydrolysate mit niedrigem Molekulargewicht eine höhere Metalladsorption. Die Gesamtergebnisse legen nahe, dass die spezifischen Eigenschaften der Komplexe, einschließlich Hitzebeständigkeit, antibakterieller Aktivität und geringer Zytotoxizität, für medizinische Textilien wünschenswert sind.
A. K. Aldred, P. Klungsupya, W. Charerntantanakul, O. Weichold, P. Sillapawattana
Preparation of Keratin‑Metal Complexes Derived from Different Treatments of Chicken Feather Waste
Waste Biomass Valor. 2024, 15, 115. https://doi.org/10.1007/s12649-023-02154-z
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