Dank ihrer Leichtbaueigenschaften können Faserkunststoffverbunde beispielsweise im Mobilitätssektor CO₂-Emissionen reduzieren. Jedoch bestehen diese Materialien in der Regel aus umwelt- und gesundheitsschädlichen Komponenten. Insbesondere die Härterkomponenten sind diesbezüglich oft kritisch. Diese Studie untersucht die Verwendung von Biomolekülen, um die Umweltauswirkungen zu minimieren.

Durch die Erstellung von Kinetikmodellen konnten Temperaturprofile für die Aushärtung von Epoxidharzen mit verschiedenen petrochemischen und biobasierten Härtern erstellt werden. Mit in-situ FTIR- und DSC-Messungen wurden die Modelle validieren. Die Ergebnisse zeigen, dass DGEBA-Harze mit biobasierten Härtern kompetitive und teilweise sogar bessere Eigenschaften aufweisen als herkömmliche Systeme. Die Zugfestigkeit wurde mit L-Arginin beispielsweise gegenüber des petrochemischen Aminhärters RIMH 137 um 13,5 % gesteigert. Auch die Glasübergangstemperatur konnte in diesem Fall um 8,8 % erhöht werden. In der Literatur wurden vereinzelt ähnliche Studien durchgeführt, ohne kinetische Modelle wurden für L-Arginin im Vergleich jedoch nur knapp 37 % der Zugfestigkeit erreicht.

Die Kinetikmodellierung ermöglichte zudem die Optimierung der Aushärtung konventioneller Systeme und gemeinsam mit den durchgeführten in-situ-Messungen können die ablaufenden Reaktionsmechanismen mit verschiedenen funktionellen Gruppen im Biomolekül besser verstanden werden. Dieses Verständnis erlaubt zukünftig die gezielte Auswahl von Beschleunigern und die Reduzierung von Reaktionstemperaturen und -zeiten.

Die Studie zeigt, dass die Aushärtung von Epoxidharzen mit Biomolekülen durch kinetische Modelle optimiert werden kann. Voraussetzung ist das Vorhandensein funktioneller Gruppen, die mit Oxiran-Ringen reagieren können. Aminosäuren sind dabei kostengünstige und prozessierbare Biohärter, die durch die Aushärtung nach Kinetikmodellen ausgezeichnete Eigenschaftsprofile für den Einsatz in Faserkunststoffverbunden bieten. Die Lagerfähigkeit der Biomoleküle im Harz ermöglicht dabei die Herstellung von Bauteilen mittels Prepregs.