Lignin-based Thermosets: From Structure-Reactivity Relationships to Degradable Material Design
Tid: To 2026-09-17 kl 10.00
Plats: F3, Lindstedtvägen 26
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Fika Andriani , Träkemi och massateknologi
Opponent: Professor Orlando Rojas, The University of British Columbia, Canada
Handledare: Professor Martin Lawoko, Träkemi och massateknologi, Wallenberg Wood Science Center, Wallenberg Wood Science Center; Professor Mats Johansson, Ytbehandlingsteknik, Wallenberg Wood Science Center, Wallenberg Wood Science Center, KTH
QC 20260821
Abstract
Karboximetylering och oxidativ karboxylering av fyra tillgängliga ligniner undersöktes som metoder för att introducera karboxylsyrafunktionalitet för tvärbindning med epoxiderad linolja. Lövvedsligniner visade konsekvent högre reaktivitet för båda metoderna, vilket förklarades med DFT-beräkningar och konformationsmodellering som kopplar den molekylära konformationen hos syringylrikt lignin till större tillgänglighet av hydroxigrupper. WAXS-analys visade att oxidativ karboxylering störde den supramolekylära packningen i högre grad än karboximetylering, vilket korrelerade med fullständig löslighet hos oxiderade ligniner och homogen blandning med epoxidmatrisen.
En genomförbarhetsstudie bekräftade tvärbunden nätverksbildning men avslöjade fasseparation och sprödhet som centrala begränsningar. Inkorporering av oxiderat lignin med PEG-400 gav härdplaster med ungefär 90 % biobaserat innehåll, gelhalt på 88–90 %, glasövergångstemperaturer på 93–109 °C och hydrofoba ytor. Båda härdplasterna degraderades fullständigt inom 48 timmar under alkaliska förhållanden och förblev stabila under nära fysiologiska förhållanden i 14 dagar, förenligt med en ytinitierad erosionsmekanism.
Dessa fynd etablerar ett struktur-egenskapsramverk som kopplar ligninets molekylära arkitektur till modifieringseffektivitet, härdplastprestanda och kontrollerad nedbrytning.