Thermoset resins using technical lignin as a base constituent

Tid: Fr 2020-01-31 kl 14.00

Plats: F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm (English)

Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap

Respondent: Marcus Jawerth , Ytbehandlingsteknik, Wallenberg Wood Science Center, KTH Royal Institute of Technology

Opponent: Professor Heikki Tenhu, University of Helsinki

Handledare: Professor Mats Johansson, Fiber- och polymerteknologi, Polymerteknologi, Fiber- och polymerteknologi

Abstract

Behovet av att hitta hållbara tillvägagångssätt för vårt samhälle ökar hela tiden för att bemöta dagens miljöutmaningar. Större delen av alla plastmaterial tillverkas idag av råolja men i framtiden måste en mycket större del produceras från förnyelsebara råvaror för att hantera några av dessa problem. Aromatiska molekyler används ofta vid tillverkning av styva och termiskt stabila material, dock finns det få naturliga källor för sådana. En är emellertid träkomponenten lignin som produceras i stor skala i kemisk massatillverkning. Lignins aromatiska strukturer kan vara ett alternativ för icke-förnyelsebara aromatiska molekylära byggstenar i t.ex. härdplastsapplikationer.

Lignins heterogenitet ger upphov till vissa problem i termer av t.ex. dispersitet, löslighet, olika funktionalitet och varierande polymerskelettstruktur. För att hantera dessa problem är upparbetning av lignin och noggrann karaktärisering viktigt för att material med förutbestämda och förutsägbara egenskaper ska kunna tillverkas. Tekniskt lignin har funktionella grupper som kan användas som kemiska handtag för modifieringar som krävs för användning i olika materialsystem.

Denna avhandling fokuserar på hur lösningsmedelsfraktionerad, relativt välkarakteriserad, LignoBoost Kraftlignin kan användas för att producera termiskt härdande hartser genom kemisk modifiering och tvärbindning. Ett effektivt sätt att selektivt allylera ligninfraktionernas fenol-grupper, den vanligaste av de funktionella grupperna, har utvecklats och utvärderats såväl som en härdningsprocedur med hjälp av en tiol-tvärbindare och tiol-en-kemi. De producerade materialen analyserades med avseende på materialegenskaper, densitet och morfologi. Harts baserad på en av de selektivt allylerade ligninfraktionen undersöktes även som en potentiell matris för kolfiberkompositer. Det kunde påvisas att genom för-impregnering av kolfibrer kunde kompositmaterial tillverkas. Molekylerna i de olika ligninfraktionerna användes även som kärnor för att producera funktionella sampolymerer genom ringöppningspolymerisation. Det kunde påvisas att ligninets molekylära uppbyggnad blev kraftigt påverkat av tekniken då intramolekylära bindningar bröts upp.  

Lignin som tillhör en av de mycket få stora naturligt förekommande råvarorna för aromatiska strukturer har stor potential för användning i materialapplikationer där hög styvhet och termisk stabilitet är viktiga egenskaper. Den här avhandlingen försöker bidra med några pusselbitar mot ett sådant mål. 

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-265010

Innehållsansvarig:Sabina Fabrizi
Tillhör: CBH
Senast ändrad: 2020-01-13