Till innehåll på sidan

Colloidal interactions and arrested dynamics of cellulose nanofibrils

Tid: Fr 2020-11-20 kl 10.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_wiozRA2pQouX_V86UAOGYA, Stockholm (English)

Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap

Respondent: Malin Nordenström , Fiberteknologi, Wallenberg Wood Science Center

Opponent: Professor Wim Thielemans, KU Leuven

Handledare: Professor Lars Wågberg, Fiberteknologi, Wallenberg Wood Science Center, VinnExcellens Centrum BiMaC Innovation, Pappers- och massateknik, Fiber- och polymerteknologi, Linné Flow Center, FLOW; Universitetslektor Torbjörn Pettersson, Fiberteknologi; Professor Lars Göran Ödberg, Fiberteknologi; PhD. Andreas Fall, RISE Bioeconomy

Exportera till kalender

Abstract

Under de senaste decennierna har oron för miljön ökat och strävan mot ett hållbart samhälle har intensifierats. En del i utmaningen är att ersätta fossilbaserad plast med bionedbrytbara material producerade från förnyelsebara råvaror. Cellulosa nanofibrill (CNF)-baserade material är starka kandidater för detta tack vare deras nanostorlek, utmärkta mekaniska egenskaper och gynnsamma molekylära struktur för kemisk modifiering. CNF kan utvinnas från träd och är avlånga, ofta laddade, partiklar som oftast hanteras i vattendispersioner. Den kolloidala stabiliteten styrs av subtila växelverkningar, och instabilitet leder till aggregering eller övergång till ett volymsomfattande låst tillstånd. Egenskaperna hos CNF-baserade material påverkas av hur väl dispergerade fibrillerna är, därmed är det viktigt att förstå de faktorer som styr det kolloidala beteendet.

Detta arbete har fokuserat på interaktionerna och dynamiken hos CNF i olika kolloidala tillstånd. Låsta tillstånd av CNF undersöktes och resultaten visade att det finns två typer av låsta tillstånd, med olika interaktioner och mekanismer som ligger bakom hur de genereras. Dynamiken i olika kolloidala tillstånd undersöktes genom att mäta diffusionen av sfäriska partiklar i systemen, och det påvisades att små mängder CNF kan skapa en stabilitet hos andra partiklar via en ny, ännu inte helt utredd, mekanism.

De kolloidala interaktionerna modifierades på olika sätt för att klarlägga effekterna på CNFs associationstillstånd. I en serie försök undersöktes hur ett byte av motjoner till ytladdningarna påverkade växelverkan genom att mäta svällningen av nanopapper. Vidare undersöktes två strategier där polymerer användes för att öka repulsionen mellan CNFs. Polyetylenglykol (PEG) kopplades kovalent till CNF för att förhöja koncentrationen för övergången till ett låst tillstånd. PEG, karboximetylcellulosa och lignin användes även som additiv vilket förbättrade återdispergeringen av torkad CNF, speciellt när lignin användes.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-284491