From wood to industrial polymeric biomaterials

Julkaisun otsikon käännös: Puusta teollisiin polymeerisiin biomateriaaleihin

Sanna Virtanen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Väestön kasvu, riippuvuus fossiilisista raaka-aineista ja öljypohjaisten muovien aiheuttamat ympäristöongelmat ovat luoneet maailmanlaajuisen tarpeen etsiä vaihtoehtoisia materiaaleja korvaamaan perinteisiä öljypohjaisia materiaaleja. Biohajoavat ja biopohjaiset materiaalit ovat lupaavia biotalouden strategiaa tukevia tuotteita. Metsäteollisuuden tuotteilla on keskeinen rooli biotaloudessa. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli kehittää biokomposiittimateriaaleja hyödyntämällä puuta uusiutuvana raaka-aineena. Funktionaalisten epoksi- ja silyyliryhmien tuominen selluloosananokuitujen pintaan kemiallisella muokkauksella osoittautui keinoksi parantaa kuitujen dirpergoitavuutta ja yhteensopivuutta polyvinyylialkoholin (PVA) ja polyuretaanin (PU) kanssa. Liuoksesta valettujen PVA-komposiittien valmistuksessa hyödynnettiin PVA:n hydroksyyliryhmien ja selluloosan epoksiryhmien välistä ristisilloitusreaktiota. Jo 0.5-1.5 painoprosentin lisäys epoksoitua nanokuitua paransi PVA:n mekaanisia ominaisuuksia merkittävästi. Myös silyloidut selluloosananokuidut osoittautuivat lupaaviksi lujittaviksi ainesosiksi jo alhaisina pitoisuuksina vesi-liuotin-pohjaisissa kaksikomponentti PU-pinnoitteissa parantaen niiden lujuutta, elastisuutta ja kulutuskestävyyttä. Käytettäessä silyloitua selluloosananokuitua lujitteena PU-pinnoitteiden adheesio substraattiin voitiin säilyttää. Kemiallisesti muokatut selluloosananokuidut paransivat merkittävästi PVA:n ja PU:n ominaisuuksia. Tulokset ovat sekä tieteellisestä että teollisesta näkökulmasta vaikuttavia. Tutkimuksessa osoitettiin, että kosteaa puumassakuitua (BSKP) voidaan onnistuneesti käyttää sulatyöstöprosessissa polylaktidin (PLA) kanssa ilman kemiallista muokkausta. Kostean puumassakuidun lisäys paransi myös PLA:n mekaanisia ominaisuuksia. Kostean puumassakuidun käyttö komposiitin valmistuksen syöttövaiheessa vähensi kuitujen pilkkoutumista ja PLA:n hajoamista, jotka ovat yleisiä sulatyöstöön liittyviä haasteita. Tämä valmistustapa vähentää kalliita ja aikaa vieviä selluloosan kuivausvaiheita. PLA/BSKP komposiittien prosessoitavuus ja ominaisuudet helpottavat niiden käyttöönottoa teollisessa mittakaavassa ja avaavat teknisesti ja taloudellisesti toteuttamiskelpoisia sovelluksia.
Julkaisun otsikon käännösPuusta teollisiin polymeerisiin biomateriaaleihin
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Rojas Gaona, Orlando, Vastuuprofessori
  • Vuoti, Sauli, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-8081-9
Sähköinen ISBN978-952-60-8082-6
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • selluloosa
  • kemiallinen muokkaus
  • prosessointi
  • polymeerikomposiitit

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Puusta teollisiin polymeerisiin biomateriaaleihin'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä