Microwave-assisted transformations of lignin for value-added material applications
Tid: Fr 2023-06-09 kl 09.00
Plats: F3, Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/65937305427
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Jenevieve G. Yao , Polymerteknologi
Opponent: Professor Monika Österberg,
Handledare: Professor Minna Hakkarainen, Wallenberg Wood Science Center, Polymerteknologi; Professor Karin Odelius, Polymerteknologi
QC 2023-05-09
Embargo godkänt av tf skolchef Amelie Eriksson Karlström via e-post 2023-05-08
Abstract
Lignins komplexa struktur med dess mångfald av kemiska bindningar möjliggör modifiering och finjustering av dess egenskaper. I denna avhandling presenteras strategier för miljövänliga och effektiva mikrovågsassisterade metoder som syftar till att öka lignins värde som material. Först utvecklades en mild mikrovågsassisterade organosolv-extraktion av lignin från gran. Mikrovågsbestrålning ledde till en effektiv sönderdelning av lignocellulosa och en snabb extraktion av lignin med en välbevarad struktur, med mycket liten kondensation. Den höga kvalitén syntes på dess betydligt ljusare färg jämfört med tekniska ligniner, därmed ökar användbarheten i applikationer där färgen på slutprodukten är viktig. Därefter utvecklades en metod för att omvandla lignosulfonat till kolprodukter genom mikrovågsassisterad hydrotermisk karbonisering. De syntetiserade kolsfärerna användes sedan för tillverkning av nanografenoxidkolprickar med många syreinnehållande funktionella grupper. Kolprickarna användes därefter som byggstenar i porösa kompositer för adsorption av tungmetalljoner och katjoniska färgämnesföroreningar. Slutligen användes mikrovågsassisterad esterifiering för att hydrofobisera alkali-lignin och för att funktionalisera mikrovågsextraherad organosolv-lignin för användning i 3D-printing. På kort tid uppnåddes höga substitutionsgrader med hjälp av den mikrovågsassisterade funktionaliseringen utan att ytterligare lösningsmedel eller katalysatorer användes. En effektiv hydrofobisering var tydlig genom en ökad termisk stabilitet och kompatibilitet med polylaktid, vilket möjliggjorde extrudering av filament och påföljande 3D-printing av blandningar med upp till 50 vikt% lignin. Genom funktionalisering av mikrovågsextraherad organosolv-lignin med reaktiva metakrylatgrupper kunde lignin inkorporeras som en egenskapshöjande del av 3D-printade och UV-härdade nätverk. Material med endast 1 vikt% lignin hade en högre draghållfasthet (15%) och förlängning vid brott (79%) jämfört med nätverk utan lignin.