Siirry päänavigointiin Siirry hakuun Siirry pääsisältöön

Lignin Nanoparticles as an Interfacial Modulator in Tough and Multi-Resistant Cellulose–Polycaprolactone Nanocomposites Based on a Pickering Emulsions Strategy

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

24 Sitaatiot (Scopus)
182 Lataukset (Pure)

Abstrakti

Free-standing nanocellulosic films (nanopapers) emerge as attractive sustainable materials to replace traditional plastics. However, the moisture sensitivity of cellulose and its poor dispersion in hydrophobic polymers are challenges to its widespread application. Harnessing the inherent properties of cellulose, lignin, and polycaprolactone, a Pickering emulsion approach is proposed to produce multifunctional cellulose nanofibril (CNF) nanocomposite films. Aqueous CNF dispersion is combined with hydrophobic polycaprolactone (PCL) using colloidal lignin nanoparticles (CLPs) as the emulsion stabilizer. CNF–PCL nanocomposite films with over 134% increase in dry strength compared to nanocomposites without CLPs are fabricated. This interfacial engineering strategy results in a CNF-based nanocomposite with wet strength up to 87 MPa without any chemical modification or crosslinking agents. The mechanism behind the achieved excellent dry and wet strength and water resistance is investigated and it is suggested that it is due to the amphiphilic CLPs that are able to form non-covalent bonds with both cellulose and PCL, thus binding these together. Furthermore, the nanocomposite films’ protection against UV and oxidation is significantly enhanced by increasing the CLPs content. Our proposed interfacial engineering strategy can be generically applied to other polymer systems and shows a great potential to pave the way toward replacing fossil-based plastics.

AlkuperäiskieliEnglanti
Artikkeli2200988
Sivumäärä13
JulkaisuAdvanced Materials Interfaces
Vuosikerta9
Numero27
Varhainen verkossa julkaisun päivämäärä25 elok. 2022
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - syysk. 2022
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Rahoitus

The authors gratefully acknowledge funding from the Finnish Natural Resources Research Foundation organization in the chemistry – forest product sector under grant number 20210035. This work made use of the Aalto University Bioeconomy Facilities. The authors are grateful for the support from the FinnCERES Materials Bioeconomy Ecosystem. The authors would also like to acknowledge the OtaNano Nanomicroscopic center at Aalto University. The authors warmly thank Dr. Heidi Henrickson for her support with proofreading, and Ms. Marja Kärkkäinen and Ms. Tuyen Nguyen for their assistance in pulp washing and CNF preparation. M.F. acknowledges receiving funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 869993.

YK:n kestävän kehityksen tavoitteet

Tämä tuotos edistää seuraavia kestävän kehityksen tavoitteita:

  1. SDG 12 – Vastuullinen kulutus ja tuotanto
    SDG 12 – Vastuullinen kulutus ja tuotanto

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Lignin Nanoparticles as an Interfacial Modulator in Tough and Multi-Resistant Cellulose–Polycaprolactone Nanocomposites Based on a Pickering Emulsions Strategy'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • -: FinnCERES

    Hämäläinen, J. (Vastuullinen johtaja), Palasingh, C. (Projektin jäsen), Hellsten, S. (Projektin jäsen), Huynh, N. (Projektin jäsen), Witos, J. (Projektin jäsen), Hassinen, J. (Projektin jäsen), Lim, E. (Projektin jäsen), Zhao, B. (Projektin jäsen), Vlasova, M. (Projektin jäsen), Österberg, M. (Projektin jäsen), Henn, K. (Projektin jäsen), Nousiainen, P. (Projektin jäsen), Ahonen, L. (Projektin jäsen), Kimiaei, E. (Projektin jäsen), Truong, V. (Projektin jäsen), Lewicki, F. (Projektin jäsen), Vu-Lalli, V. (Projektin jäsen), Fang, W. (Projektin jäsen), Sharma, R. (Projektin jäsen), Ponomarev, N. (Projektin jäsen), Ikävalko, E. (Projektin jäsen), Kröger, M. (Projektin jäsen), Gustavsson, L. (Projektin jäsen), Kobets, A. (Projektin jäsen), Liu, C. (Projektin jäsen), Al Haj, Y. (Projektin jäsen), Joshi, A. (Projektin jäsen), Mennander, A. (Projektin jäsen), Phi, T.-L. (Projektin jäsen), De, S. (Projektin jäsen), Kokkonen, V. (Projektin jäsen), Mousavi, S. (Projektin jäsen), Kong, X. (Projektin jäsen), Makki, M. (Projektin jäsen), Meinander, K. (Projektin jäsen), Kalac, T. (Projektin jäsen), Tao, H. (Projektin jäsen), Kuribayashi, T. (Projektin jäsen), Jäntti, N. (Projektin jäsen), Seppälä, W. (Projektin jäsen), Eklund, A. (Projektin jäsen) & Gebeyehu, E. K. (Projektin jäsen)

    01/05/202230/06/2026

    Projekti: RCF Flagship

  • -: IMPRESS, Louhi-Kultanen

    Ila, M. (Projektin jäsen), Amano, B. (Projektin jäsen), Ma, X. (Projektin jäsen), Zaykovskaya, A. (Projektin jäsen) & Louhi-Kultanen, M. (Projektin jäsen)

    01/09/201931/03/2025

    Projekti: EU H2020 Framework program

Siteeraa tätä