Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Eco-Friendly Cellulose Nanofibrils Designed by Nature: Effects from Preserving Native State
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi. KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Centra, Wallenberg Wood Science Center.ORCID-id: 0000-0002-1336-5119
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi.
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi. KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Centra, Wallenberg Wood Science Center.
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Centra, Wallenberg Wood Science Center. KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi.ORCID-id: 0000-0001-5818-2378
(Engelska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
Nationell ämneskategori
Materialteknik Pappers-, massa- och fiberteknik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-262841OAI: oai:DiVA.org:kth-262841DiVA, id: diva2:1362799
Anmärkning

QC 20191023

Tillgänglig från: 2019-10-21 Skapad: 2019-10-21 Senast uppdaterad: 2019-10-23Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Eco-friendly Holocellulose Materials for Mechanical Performance and Optical Transmittance
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Eco-friendly Holocellulose Materials for Mechanical Performance and Optical Transmittance
2019 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

Cellulosic materials can be sustainable replacements for fossil-based plastics; yet for some applications improvements are needed for mechanical properties, optical transmittance and eco-friendly characteristics. In this thesis, holocellulose materials are investigated for this purpose, and processing-structure-property relationships are discussed. Molded fibers, without added polymer binder, is of particular interest for semi-structural applications, where facile recycling is possible with highly preserved fiber properties.

Mild delignification is carried out to obtain ramie fibers, spruce holocellulose fibers and holocellulose nanofibrils. The chemical composition, molar mass, crystallinity, fiber length/width, and single fiber strength are measured. Fibers and fibrils show well-preserved native structure. Using water-based hot-pressing, fibers and fibrils are processed into different fiber network materials, including paper structures of 50% porosity, high density molded fibers, and high density nanopaper films. Biocomposites are obtained through methyl methacrylate impregnation and polymerization with molded fibers as reinforcing networks. Fiber orientation is quantified using 2D X-ray diffraction, mechanical properties are determined by tensile testing, and optical properties are measured by transmittance/haze tests in an integrating sphere. Holocellulose materials show much superior mechanical properties and optical transmittance to comparable materials based on industrially available kraft fiber grades. Strong effects from micro-, nano- and molecular scale structures are observed and discussed.

The colloidal stability, redispersibility, and surface modification of holocellulose nanofibrils, as well as recycling and 3D-shaping performance of paper-like structures are investigated. Eco-friendly characteristics include high fiber yield, reduced need for chemical modification and excellent recycling performance with reduced embodied energy in the final material. The enhanced performance of holocellulose materials, compared with materials from kraft fibers, are related to the effects of well-preserved cellulose and hemicellulose structures, as well as structural homogeneity at both molecular, nanofibril and fiber length scales.

Abstract [sv]

Cellulosa-baserade material från förnyelsebar råvara kan fungera som ersättning för fossilbaserade plaster. Den utvecklingen skulle underlättas av förbättrade mekaniska egenskaper, optisk transparens och förbättrad miljövänlig profil (återvinning, koldioxidutsläpp, energiåtgång). Material från holocellulosa analyseras, och relationer mellan process, struktur och egenskaper diskuteras.

Mild delignifiering används för att framställa ramie-fibrer, holocellulosa-fibrer från gran och nanofibriller från holocellulosa. Kemisk sammansättning, molekylvikt, kristallinitet, fiberlängd och diameter, och hållfasthet hos enskilda fibrer studeras. Med hjälp av formpressning, framställs olika typer av material baserade på fibernätverk. Det innefattar pappers-strukturer med 50% porositet, formpressade fibrer, och nanopapper. Biokompositer framställs genom impregnering med metylmetakrylat och polymerisering i närvaro av ett förstärkande nätverk av holocellulosa-fibrer.

Fiberorientering kvantifieras med 2D röntgenspridning, mekaniska egenskaper mäts genom enaxliga dragprov och optiska egenskaper mäts genom att använda en integrerande sfär. Material från holocellulosa har mycket bättre egenskaper än motsvarande material baserade på blekta fibrer från kraft-processen. Starka effekter från struktur på molekylär, nano och mikroskala diskuteras och analyseras i arbetet.

För nanofibriller från holocellulosa undersöks kolloidal stabilitet, återdispergering, ytmodifiering och dessutom återvinning och tredimensionell formning av pappersliknande strukturer. Miljövänliga attribut inkluderar högt fiberutbyte, minskat behov av kemisk modifiering och mycket goda återvinnings-prestanda. Förbättrad prestanda hos holocellulosa-material jämfört med kraft-fibrer, beror på effekter från välbevarad cellulosa, och hemicellulosa, liksom strukturell homogenitet på molekylär, nano och fiberskala.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
KTH Royal Institute of Technology, 2019. s. 73
Serie
TRITA-CBH-FOU ; 2019:60
Nationell ämneskategori
Pappers-, massa- och fiberteknik Materialteknik Polymerteknologi
Forskningsämne
Fiber- och polymervetenskap
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-262895 (URN)978-91-7873-351-4 (ISBN)
Disputation
2019-11-19, Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Anmärkning

QC 2019-10-23

Tillgänglig från: 2019-10-23 Skapad: 2019-10-23 Senast uppdaterad: 2019-10-23Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Personposter BETA

Yang, XuanReid, Michael S.Olsén, PeterBerglund, Lars

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Yang, XuanReid, Michael S.Olsén, PeterBerglund, Lars
Av organisationen
Fiber- och polymerteknologiWallenberg Wood Science Center
MaterialteknikPappers-, massa- och fiberteknik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetricpoäng

urn-nbn
Totalt: 260 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf