Ligniinipohjaiset polyuretanimuovit
Kantola, Elias (2025-04-23)
E. Kantola
23.04.2025
© 2025 Elias Kantola. Ellei toisin mainita, uudelleenkäyttö on sallittu Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0) -lisenssillä (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Uudelleenkäyttö on sallittua edellyttäen, että lähde mainitaan asianmukaisesti ja mahdolliset muutokset merkitään. Sellaisten osien käyttö tai jäljentäminen, jotka eivät ole tekijän tai tekijöiden omaisuutta, saattaa edellyttää lupaa suoraan asianomaisilta oikeudenhaltijoilta.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202504232856
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202504232856
Tiivistelmä
Polyuretaanit ovat yksi maailman tuotetuimmista polymeerilaaduista, sillä niillä on laajan tyyppikirjonsa ansiosta valtavasti käyttökohteita. Polyuretaanien kaksi pääkomponenttia ovat polyalkoholit ja isosyanaatit. Polymeerien valmistuksessa käytetyt polyalkoholit ovat lähes poikkeuksetta petrokemiallista alkuperää. Hupenevista luonnonvaroista huolestuneena petrokemiallisia polyoleja on pyritty korvaamaan ympäristöystävällisemmillä vaihtoehdoilla. Yksi näistä vaihtoehdoista on kasveissa luonnollisesti esiintyvä aromaattinen biopolyoli eli ligniini, jota syntyy selluteollisuuden sivutuotteena vuosittain jopa 50 miljoonaa tonnia.
Tässä tutkielmassa esitellään laajasti erilaisia polyuretaanimateriaaleja, joissa petrokemiallisia polyoleja on korvattu ligniinipohjaisilla polyoleilla. Tutkimuksen kohteeksi valittiin polymeerilaaduista yleisimmät eli vaahdot, pinnoitteet, elastomeerit ja liimat. Erityistä huomiota kiinnitetään siihen, millaisia vaikutuksia lisätyn ligniinin määrällä, ominaisuuksilla ja modifioinnilla on valmistettujen polymeerien mekaaniseen suorituskykyyn.
Teollisuuden sivuvirroista saatavan raakaligniinin hyödyntäminen polyuretaanien synteesissä osoittautuu haasteelliseksi. Petrokemiallisia polyoleja saadaan korvattua modifioimattomalla ligniinillä lähes poikkeuksetta alle 30 % materiaalin haurastumisen vuoksi. Tutkimuksista kuitenkin selviää, että jo mietoja ligniinin modifiointimenetelmiä hyödyntämällä ligniinin osuutta voidaan kasvattaa huomattavasti uhraamatta materiaalin mekaanista kestävyyttä. Useissa julkaisuissa valmiin polymeerin mekaaniset ominaisuudet on saatu nostettua materiaalin käyttötarkoitusta vastaavien vaatimusten viitekehysarvoihin.
Tässä tutkielmassa esitellään laajasti erilaisia polyuretaanimateriaaleja, joissa petrokemiallisia polyoleja on korvattu ligniinipohjaisilla polyoleilla. Tutkimuksen kohteeksi valittiin polymeerilaaduista yleisimmät eli vaahdot, pinnoitteet, elastomeerit ja liimat. Erityistä huomiota kiinnitetään siihen, millaisia vaikutuksia lisätyn ligniinin määrällä, ominaisuuksilla ja modifioinnilla on valmistettujen polymeerien mekaaniseen suorituskykyyn.
Teollisuuden sivuvirroista saatavan raakaligniinin hyödyntäminen polyuretaanien synteesissä osoittautuu haasteelliseksi. Petrokemiallisia polyoleja saadaan korvattua modifioimattomalla ligniinillä lähes poikkeuksetta alle 30 % materiaalin haurastumisen vuoksi. Tutkimuksista kuitenkin selviää, että jo mietoja ligniinin modifiointimenetelmiä hyödyntämällä ligniinin osuutta voidaan kasvattaa huomattavasti uhraamatta materiaalin mekaanista kestävyyttä. Useissa julkaisuissa valmiin polymeerin mekaaniset ominaisuudet on saatu nostettua materiaalin käyttötarkoitusta vastaavien vaatimusten viitekehysarvoihin.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [37920]
Ellei muuten mainita, aineiston lisenssi on https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/