Ductile wood fiber-based materials through sonication and plasticization
Tid: Fr 2025-03-14 kl 10.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/67603017310
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Adrian Eliasson , Ytbehandlingsteknik, Eva Malmström
Opponent: Professor Orlando Rojas, The University of British Columbia, Kanada
Handledare: Professor Eva Malmström, Wallenberg Wood Science Center, Ytbehandlingsteknik; Professor Lars Wågberg, VinnExcellens Centrum BiMaC Innovation, Linné Flow Center, FLOW, Fiberteknologi, Wallenberg Wood Science Center; Professor Mikael S. Hedenqvist, Polymera material, Wallenberg Wood Science Center; Anders Brolin, Stora Enso AB; Professor Anette Larsson, Chalmers tekniska högskola
QC 20250218
Abstract
Dagens samhälle är starkt beroende av plastmaterial som har flertaletgynnsamma egenskaper såsom formbarhet, men de har också en rad nackdelar,såsom begränsad återvinningsbarhet. Det är därför önskvärt att hitta alternativtill dessa material, särskilt för engångsbruk inom förpackningsindustrin.De senaste åren har biopolymerer, som cellulosa, haft ett växande intresse somalternativ till plast. Dock har biopolymerer sina nackdelar, då de utvinns frånnaturen med förbestämd polymerisationsgrad och kemisk struktur. För attförbättra formbarheten, samt andra egenskaper, krävs flera modifieringssteg,vilket ofta innebär stora mängder kemikalier och en förlust av vissa ursprungligaegenskaper.I detta arbete används ultraljudsbehandling för att öka absorptionen avmjukgörare, främst glycerol, på cellulosa för att öka materialens duktilitet.Duktiliteten ökar från 10% för enbart ultraljudsbehandlade material till 40% förmaterial som ultraljudsbehandlats i närvaro av glycerol. Detta beror dels inärvaro av glycerolen på fibrernas yta, vilket minskar förmågan att skapa starkafiberbindningar och leder till glidplan. Detta bevisas av spänningstöjningskurvornaför de glycerol-plastiserade materialen, som uppvisar ettområde av plastisk deformation som normalt inte ses hos pappersliknandematerial. Dels observeras effekterna av glycerol på fiberväggsnivå genom bådespridningsexperiment och DMA. Spridningen visar att fibrerna i ett vattenfritt,glycerolsvullet tillstånd behåller ett tillstånd som är typiskt för vatten-svullnafibrer. Trenden är proportionell mot glycerolinnehållet. DMA visar en termiskövergång på fiberväggsnivå relaterad till glycerolinnehållet.Denna avhandling visar att ultraljudsbehandling av pappersmassa i närvaro avmjukgörare ger duktilitet till det resulterande materialet, vilket kan vara lovandeför framtiden. Konceptet bygger på kombinationen av ultraljudsbehandling,mjukgörare och de unika finmaterial som bildas under ultraljudsbehandlingen.