Surface and inter-fibre interactions in aqueous cellulose-based systems for open fibrous structures

Julkaisun otsikon käännös: Surface and inter-fibre interactions in aqueous cellulose-based systems for open fibrous structures

Annika Ketola

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Väitöskirjassa perehdyttiin märkien puukuitupintojen morfologiaan sekä ilmakuplien vuorovaikutukseen selluloosapintojen kanssa yhdessä ja ilman pinta-aktiivisia aineita. Kuitujen pintaominaisuuksilla ja kuplien vuorovaikutuksella selluloosan kanssa oli yhteys kuivuvaahtojen käyttäytymiseen sekä vesi- ja vaahtorainattujen kuitumateriaalien ominaisuuksiin.  Kuitujen ja selluloosamikrofibrillien (CMF) morfologiaa tutkittiin heliumionimikroskopialla. Näytteet kuivattiin joko kriittisen pisteen kuivauksella tai pakastekuivauksella, jolloin avoin fibrillirakenne voitiin säilyttää. Kuitujen pintafibrillit olivat hyvin samankaltaisia CMF:n kanssa. Märän CMF:n tiedetään olevan geelimäistä, joten on mahdollista, että myös fibrilloitunut kuitupinta käyttäytyy geelimäisesti vesiympäristössä. Kuitupintojen geelimäisyys yhdistettiin kuituverkostojen lisääntyneeseen voimansiirtokykyyn, mikä näkyi vesirainattujen rakenteiden korkeampana kutistumisena ja venymisenä. Kuplien ja selluloosan välisten vuorovaikutusmekanismien tutkimus jaettiin neljään vaiheeseen: 1) Kuplien vuorovaikutus hydrofobisoitujen and hydrofiilisten selluloosamallipintojen kanssa pinta-aktiivisten aineiden (anioninen natriumdodekyylisulfaatti (SDS) ja nonioninen Tween 20) läsnä ollessa, 2) CMF-mallipinnat ja pinnan karheuden vaikutus kuplan tarttumiseen, 3) Kuplien vuorovaikus erilaisten selluloosakuitujen kanssa ja 4) Paksujen ja huokoisten vaahtorainattujen rakenteiden ominaisuuksien yhdistäminen mallipintakokeiden tuloksiin. Mallipinta tutkimuksissa selvisi, että hydrofiiliset selluloosapinnat vetävät kuplia heikosti puoleensa. Heikko vuorovaikutus saattaa aiheutua kuitujen osittaisesta hydrofobisuudesta (amfifiilisyys, ligniini) sekä pinnalle varastoituneesta ilmasta (nanokuplat) ja vuorovaikutus voitiin helposti kumota pinta-aktiivisilla aineilla. Valmistettujen vaahtorainattujen rakenteiden ominaisuudet vaihtelivat kuitutyypistä ja pinta-aktiivisesta aineesta riippuen. Rakenteiden sisällä havaittiin myös mikromittakaavaisten kuituverkkojen muodostumista. Työssä tehdyt havainnot lisäävät yleistä ymmärrystä kuidun pinnan ominaisuuksista sekä kuplien ja selluloosakuitujen välisistä vuorovaikutusmekanismeista. Tietoa voidaan soveltaa selluloosapohjaisten materiaalien valmistukseen sekä vesi- että vaahtorainausprosesseilla.
Julkaisun otsikon käännösSurface and inter-fibre interactions in aqueous cellulose-based systems for open fibrous structures
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Rojas Gaona, Orlando, Vastuuprofessori
  • Ketoja, Jukka A., Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
  • Retulainen, Elias, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1361-7
Sähköinen ISBN978-952-64-1362-4
TilaJulkaistu - 2023
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • puukuitujen morfologia
  • pintafibrillit
  • selluloosa mikrofibrillit (CMF)
  • geelimäiset kuitupinnat
  • kriittisen pisteen kuivaus
  • kylmäkuivaus
  • kupla-selluloosa vuorovaikutukset
  • vaahtorainaus
  • mallipinnat
  • hydrofobinen selluloosa
  • kevyet materiaalit

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Surface and inter-fibre interactions in aqueous cellulose-based systems for open fibrous structures'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä