Recyclable High Performance Thermosets from Biobased Rigid Building Blocks
Tid: To 2020-09-24 kl 10.00
Plats: https://kth-se.zoom.us/meeting/register/u5cpdumsrjsoHNYcHauE-jOAIZNC2SpwTMP0, Stockholm (English)
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Yunsheng Xu , Fiber- och polymerteknologi, Royal institute of technology KTH, Minna Hakkarainen
Opponent: Lead Scientist Youssef Habibi, LIST, Materials Research and Technology, Luxembourg
Handledare: Professor Minna Hakkarainen, Fiber- och polymerteknologi; Associate Professor Karin Odelius, Polymerteknologi
Abstract
Världens begränsade oljeresurser och en ökande mängd plastavfall är två växande bekymmer. Dessa utmaningar är extra stora för härdplaster, som är mycket svåra att återvinna och där de biobaserade alternativen är ytterst få i dagsläget. Denna avhandling presenterar alternativa härdplaster från förnybara råvaror, med hög prestanda och förbättrad återvinningsbarhet. Först utvecklades omättade polyesterhärdplaster. Genom att använda isosorbid, en styv diol, i den omättade polyesterstrukturen och metakrylerad isosorbid som tvärbindare nåddes hög blandbarhet. Dessutom kunde viskositeten före tvärbindning och de termomekaniska egenskaper hos de tvärbundna materialen moduleras genom att mängden isosorbid varierades. Tack vare isosorbids styva struktur skapades härdplaster med hög E-modul vid ett högt isosorbidinnehåll, och härdplasten hade egenskaper som kan jämföras med en kommersiell oljebaserad motsvarighet. Därefter framställdes vanillinbaserade vinylesterhartser med dynamiska iminbindningar inkorporerade. Vanillin modifierades i två steg, först genom metakrylering och sedan iminering. Dessa hartser kunde sedan UV-härdas till härdplaster på bara 10 minuter, tack vare vinylbindningens höga reaktivitet. Då de vanillinbaserade härdplasterna innehöll dynamiska iminbindningar, uppvisade de typiskt vitrimer-beteende, vilket innebär att de kunde återvinnas flera påföljande gånger genom termisk värmning och formning. Slutligen användes Kraft lignin och dess lösningsmedel-extraherade eller mikrovågsbearbetade fraktioner som multifunktionella hydroxylgrupp-innehållande byggstenar för att tillverka polyester-härdplaster via en ”one-pot” syntesmetod. Lignininnehållet och fraktioneringsprocessen hade stort inflytande på de mekaniska och termiska egenskaperna hos de bildade härdplasterna. Efter användning kunde härdplaster återvinnas kemiskt via mikrovågsassisterad hydrolys, och de nedbrutna produkterna kunde användas till skapandet av nya härdplaster och en nästintill sluten process uppnåddes. Den förnybara råvaran som användes för att skapa härdplasterna tillsammans med de valda syntesvägarna, materialens återvinningsbarhet och härdplasternas skräddarsydda egenskaper bidrar till att skapa mer hållbara materialsystem med hög prestanda.