Ligniinipohjaisten termoplastisten materiaalien valmistus
Ravaska, Oona (2024-10-15)
O. Ravaska
15.10.2024
© 2024, Oona Ravaska. Tämä Kohde on tekijänoikeuden ja/tai lähioikeuksien suojaama. Voit käyttää Kohdetta käyttöösi sovellettavan tekijänoikeutta ja lähioikeuksia koskevan lainsäädännön sallimilla tavoilla. Muunlaista käyttöä varten tarvitset oikeudenhaltijoiden luvan.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202410156325
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202410156325
Tiivistelmä
Ligniinin hyödyntäminen raaka-aineena erinäisissä käyttökohteissa on herättänyt kiinnostusta ligniinin runsaan esiintyvyyden ja ainutlaatuisten kemiallisten ominaisuuksien ansiosta. Tämän diplomityön tarkoituksena oli tarkastella ligniinin hyödyntämistä termoplastisissa materiaaleissa. Ligniinin hyödyntämisellä termoplastisissa materiaaleissa voitaisiin korvata perinteisesti hyödynnettäviä fossiilisia raaka-aineita.
Diplomityön kokeellisessa osuudessa valmistettiin ligniinipohjaisia termoplastisia kalvoja hyödyntäen raaka-aineena kuusisahanpurusta erotettua ligniiniä sekä nanoselluloosaa. Kokeellisen osuuden tavoitteena oli tarkastella uuden kemiallisen menetelmän toimivuutta ligniinipohjaisten termoplastisten kalvojen valmistuksessa sekä tutkia lämpötilan vaikutuksia valmistettujen kalvojen ominaisuuksiin. Kalvoja lämmitettiin vakuumiuunissa kolmessa eri lämpötilassa: 70 °C, 90 °C ja 110 °C. Lämmitettyjen kalvojen sekä lämmittämättömän kalvon ominaisuuksia karakterisoitiin hyödyntäen vetolujuuskokeita, DMA-analyysejä, FT-IR spektroskopiaa, elektronimikroskopiaa sekä UV-VIS spektroskopiaa. Tutkimuksen yhteydessä tarkasteltiin myös nanoselluloosa- sekä Jeff-amiini (M-600) -pitoisuuksien vaikutuksia kalvoihin.
Analyysien pohjalta tutkimuksessa havaittiin lämmityksen muuttavan kalvojen visuaalista ilmettä kuin myös kalvojen muita ominaisuuksia. Kokonaisuutena kalvojen mekaaniset ominaisuudet jäivät suhteellisen heikoiksi, joka rajoittaa valmistetun kalvomateriaalin mahdollisia käyttökohteita. Utilization of lignin as a raw material for various applications has attracted interest due to its abundance and unique chemical characteristics. The purpose of this master’s thesis was to explore lignin use in thermoplastic materials. Lignin could replace the traditionally used fossil based raw materials in thermoplastic materials.
In the experimental phase of the thesis, lignin-based thermoplastic films were produced by using lignin and nanocellulose extracted from spruce sawdust as raw materials. The aim was to investigate the suitability of the new chemical method for the production of lignin-based thermoplastic films and to explore the effects of heating on the characteristics of the produced films. The films were heated in a vacuum oven at three different temperatures: 70 °C, 90 °C ja 110 °C. The characteristics of the heated films and unheated film were analyzed by using tensile testing, DMA-analyses, FT-IR spectroscopy, electron microscopy and UV-VIS spectroscopy. The effects of nanocellulose and Jeff-amine (M-600) concentrations on the film properties were also investigated.
Based on the analyses, the heating was found to change the visual appearance of the films as well as the other properties of the films. Overall, the mechanical properties of produced films remained relatively poor, which limits possible applications of the produced film material.
Diplomityön kokeellisessa osuudessa valmistettiin ligniinipohjaisia termoplastisia kalvoja hyödyntäen raaka-aineena kuusisahanpurusta erotettua ligniiniä sekä nanoselluloosaa. Kokeellisen osuuden tavoitteena oli tarkastella uuden kemiallisen menetelmän toimivuutta ligniinipohjaisten termoplastisten kalvojen valmistuksessa sekä tutkia lämpötilan vaikutuksia valmistettujen kalvojen ominaisuuksiin. Kalvoja lämmitettiin vakuumiuunissa kolmessa eri lämpötilassa: 70 °C, 90 °C ja 110 °C. Lämmitettyjen kalvojen sekä lämmittämättömän kalvon ominaisuuksia karakterisoitiin hyödyntäen vetolujuuskokeita, DMA-analyysejä, FT-IR spektroskopiaa, elektronimikroskopiaa sekä UV-VIS spektroskopiaa. Tutkimuksen yhteydessä tarkasteltiin myös nanoselluloosa- sekä Jeff-amiini (M-600) -pitoisuuksien vaikutuksia kalvoihin.
Analyysien pohjalta tutkimuksessa havaittiin lämmityksen muuttavan kalvojen visuaalista ilmettä kuin myös kalvojen muita ominaisuuksia. Kokonaisuutena kalvojen mekaaniset ominaisuudet jäivät suhteellisen heikoiksi, joka rajoittaa valmistetun kalvomateriaalin mahdollisia käyttökohteita.
In the experimental phase of the thesis, lignin-based thermoplastic films were produced by using lignin and nanocellulose extracted from spruce sawdust as raw materials. The aim was to investigate the suitability of the new chemical method for the production of lignin-based thermoplastic films and to explore the effects of heating on the characteristics of the produced films. The films were heated in a vacuum oven at three different temperatures: 70 °C, 90 °C ja 110 °C. The characteristics of the heated films and unheated film were analyzed by using tensile testing, DMA-analyses, FT-IR spectroscopy, electron microscopy and UV-VIS spectroscopy. The effects of nanocellulose and Jeff-amine (M-600) concentrations on the film properties were also investigated.
Based on the analyses, the heating was found to change the visual appearance of the films as well as the other properties of the films. Overall, the mechanical properties of produced films remained relatively poor, which limits possible applications of the produced film material.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [42045]