Inhalt des vorgestellten Vorhabens ist die chemische Modifizierung von Stärke bis zu Substitutionsgraden (DS) von maximal 2,0 in einer Einstufenreaktion. Ziel ist die Kombination von funktionellen Gruppen aus schwach basischen (z. B. von Carbonamid) und sauren Gruppen (abgeleitet aus z. B. Orthophosphorsäure und Hydroxycarbonsäure). Durch die Variation der Prozeßparameter sind eine Reihe von differenzierter Eigenschaftsspektren möglich, die es gilt näher zu untersuchen. Dabei ist ein untoxisches Produkt unter Erhalt der biologischen Abbaubarkeit der Stärke zu synthetisieren. Während des Vorhabens soll gezielt auf die Anwendung als Binderkomponente im Bauwesen, als Komponente für Wellpappenkleber, als Waschmittelzusatz gegen Härtebildner sowie als Superabsorber hingearbeitet werden.Aufgrund der Untersuchungen des Projektpartners (EISU GmbH) wurden die weiteren Versuche und die Optimierung der Synthese der Stärkephosphatcarbamide ohne Wasserzusatz durchgeführt. Die physicochemischen Eigenschaften (u.a. Viskosität der gequollenen Gele) wurden ermittelt. Es konnte ein Optimum des DSP (DS an Phosphatgruppen) bestimmt werden, bei dem das Wasserrückhaltevermögen ein Maximum durchläuft. Eine deutliche Abhängigkeit vom Amylopektingehalt der Ausgangsstärke wurde ermittelt. Außerdem neigen die Proben einer Amylopektinstärke nicht zur Abspaltung von Phospaht- bzw. Carbamidgruppen innerhalb einer Verweildauer in basischen Medien bzw. in gesättigten wässrigen Ca(OH)2-Lösungen.
Durch die bisher unbekannte gemeinsame Einführung von Phosphat- und Carbamidgruppen zu unterschiedlichen Anteilen in Stärke sollen neuartige Produkte mit verschiedenen Eigenschaften für mehrere Anwendungszwecke bis zur technischen Reife entwickelt werden. Die Synthesen erfolgen mit billigen und ungiftigen Stoffen unter einfachen Bedingungen, erfordern keine aufwendige Abtrennung von toxischen Nebenprodukten und ergeben biologisch abbaubare Produkte. Geplante Zielprodukte sind Binderkomponenten im Bauwesen, Komponenten für Wellpappenkleber, Waschmittelzusätze gegen Härtebildner und Superabsorber für Medizin und Hygiene. Wegen des Umfangs der Arbeiten gibt es die Zusammenarbeit mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Nach einem gemeinsamen Arbeitsprogramm erfolgt im Teilvorhaben 1 vor allem die Entwicklung bis zur Technikumsreife und Probenherstellung für Praxistests. Im Teilvorhaben 2 werden Fragen der Substitutionsgrad- und Struktur-Eigenschaftsbeziehungen untersucht. So wird für das nötige Wissen und eine sichere Beherrschung derartiger Synthesen gesorgt.Im zweiten Bearbeitungsjahr wurde nach optimierten Synthesebedingungen gesucht, um die technische Herstellung der Stärkephosphate ökonomisch gestalten zu können. Sowohl der Energieverbrauch, der Einsatz der notwendigen Chemikalien, die Reaktionszeit als auch die geforderte Reinheit der Reaktionsprodukte beeinflussen die Wirtschaftlichkeit der technischen Synthese maßgeblich. Zu allen Punkten wurden daher umfassende Untersuchungen durchgeführt, um eine Optimierung der Synthese zu erreichen. Die technischen Eigenschaften der so hergestellten Stärkederivate (Stärkephosphate-carbamate) wurden ermittelt. Das Quell- und Löseverhalten der einzelnen Stärkephosphate gegenüber Härtebildnern, gegenüber physiologischer Kochsalzlösung, Lösungen mit hohem pH-Wert und hoher Calciumkonzentration sowie gegenüber Lösungen mit dispergierten Teilchen wurde untersucht. Bei der Umsetzung der Laborergebnisse in den technischen Maßstab wurde eine Versuchsknetanlage des TITK genutzt. Die ersten Produkte entsprachen nicht den Anforderungen. Bei der Maßstabvergrößerung sind Probleme aufgetreten, die bei zukünftigen Umsetzungen ausgeräumt werden sollen. Die verwendete Knetapparatur bietet gute Voraussetzungen. Als weiteres 'Reaktionsgefäß' wurde der Trockenschrank als einfachste Variante in Betracht gezogen. Hier wäre auch eine kontinuierliche Reaktionsführung im 'Backprozess' denkbar. Im letzten Bearbeitungsabschnitt erfolgt eine Bemusterung von Waschmittelherstellern und einem pharmazeutischen Unternehmen mit hergestellten Stärkephosphaten/carbamaten mit einem DS größer 0,3. Die Testergebnisse liegen noch nicht vor. Des Weiteren bestehen Kontakte zu mehreren Ingenieurbüros der Abwasseraufbereitung und zur Papiertechnischen Stiftung, die die Stärkephosphate auf ihre Nutzung in der Papierherstellung testen wollen.