A simple approach to produce hydrophobic biobased coatings using methylcellulose and organosolv lignin

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

6 Sitaatiot (Scopus)
6628 Lataukset (Pure)

Abstrakti

Substituting plastics with circular and sustainable alternatives has increasingly become a priority. Protective coatings, crucial components in numerous industries, are now in demand for biodegradable options to replace their plastic-based counterparts. Being one of nature's most abundant components, lignin remains underutilized, and this study focuses on investigating its potential for the production of biobased coatings. The method used here involved formulating coating suspensions by mixing methylcellulose and organosolv lignin powders and adding water to the mixture. Glass wafers were coated with the formulated suspensions using spin-coating. The morphology of the coated surfaces was assessed using optical and scanning electron microscopy. In addition, the wettability of the surfaces was examined through water contact angle experiments, and a numerical model was introduced to predict the water contact angle evolution over time. The results revealed that the sample coated with a 2.5 wt% lignin suspension exhibited the highest initial contact angle (114°), with a decreasing trend as the lignin fraction increases. Moreover, coatings with 3.5 wt% lignin and above exhibited lower surface coverage due to lignin particle aggregation and surface defects. By approximating the water droplet on the surface as a spherical cap, the introduced numerical model successfully predicted the time-dependent evolution of the water contact angle by showing strong alignment with experimental results. Taken altogether, we have showcased here a method for modifying coating properties—in a practical sense from water-absorbent to splash-proof—using readily available forest-based materials. This advancement is paving the way for sustainable protective packaging, aiming to replace styrofoam in the electronics and food industries.
AlkuperäiskieliEnglanti
Sivut5607-5615
Sivumäärä9
JulkaisuSoft Matter
Vuosikerta20
Numero28
Varhainen verkossa julkaisun päivämäärä4 heinäk. 2024
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - 4 heinäk. 2024
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Rahoitus

The authors thank the Aalto University School of Science “Science-IT” project for the computational resources provided. We express our gratitude to Prof. Robin Ras and his research group for generously sharing the goniometer instrument for our project. We would also want to thank the Department of Bioproducts and Biosystems at Aalto University for providing us access to their test instruments during the project. The authors thank Leena Pitkänen, Jari Koivisto and the School of Chemical Engineering at Aalto University for their help in measuring the molar mass and the NMR spectra of the organosolv lignin. M. J. A. and J. K. acknowledge funding from FinnCERES flagship (151830423), Business Finland (211835), and Future Makers programs. M. J. A., T. M., and I. M. V. acknowledge funding from Business Finland (211909). M. J. A. acknowledges funding from the Finnish Cultural Foundation. I. M. V. acknowledges the Vilho, Yrjö and Kalle Väisälä Foundation of the Finnish Academy of Science and Letters for personal funding.

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'A simple approach to produce hydrophobic biobased coatings using methylcellulose and organosolv lignin'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • CirPa: Aalto-R2B-Circular Panels

    Alava, M. (Vastuullinen johtaja), Näsman, D. (Projektin jäsen), Meriläinen, V. (Projektin jäsen), Mäkinen, T. (Projektin jäsen), Kokkonen, V. (Projektin jäsen), Coffeng, M. (Projektin jäsen), Kauhanen, L. (Projektin jäsen), Miranda Valdez, I. (Projektin jäsen), Ranta, R. (Projektin jäsen), Koivisto, J. (Projektin jäsen), Mehtätalo, J. (Projektin jäsen), Buchta, M. (Projektin jäsen), Lejon, J. (Projektin jäsen), Bhattarai, A. (Projektin jäsen), Vara, N. (Projektin jäsen), Hartikka, A. (Projektin jäsen), Shaikh, A. (Projektin jäsen), Tuokkola, M. (Projektin jäsen), Magar, S. (Projektin jäsen), Ahmad, O. (Projektin jäsen), Raukko, A. (Projektin jäsen), Silde, V. (Projektin jäsen), Mobredi, K. (Projektin jäsen) & Vesimäki, A. (Projektin jäsen)

    01/01/202330/06/2024

    Projekti: BF R2B

  • TUTL FoamWood: Manufacturing novel bio-based Woodlike foams by a continuous forming process

    Alava, M. (Vastuullinen johtaja), Hu, H. (Projektin jäsen), Ranta, R. (Projektin jäsen), Mäkinen, T. (Projektin jäsen), Törnblom, N. (Projektin jäsen), Mohammed, A. (Projektin jäsen), Niemeläinen, M. (Projektin jäsen), Karjalainen, A. (Projektin jäsen), Jannuzzi Fonseca, L. (Projektin jäsen), Puisto, A. (Projektin jäsen), Olsio, S. (Projektin jäsen), Koivisto, J. (Projektin jäsen) & Coffeng, M. (Projektin jäsen)

    01/01/202130/06/2022

    Projekti: BF R2B

  • CERES FoamWood

    Alava, M. (Vastuullinen johtaja), Rabensteiner, S. (Projektin jäsen), Törnblom, N. (Projektin jäsen), Mac Intyre, J. (Projektin jäsen), Koivisto, J. (Projektin jäsen), Lahikainen, J. (Projektin jäsen) & Miranda Valdez, I. (Projektin jäsen)

    01/01/202031/12/2021

    Projekti: Academy of Finland: Other research funding

Siteeraa tätä