Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • 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
Barriers from wood hydrolysate/quaternized cellulose polyelectrolyte complexes
KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), Fiber- och polymerteknologi, Polymerteknologi.ORCID-id: 0000-0002-0626-0802
KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), Fiber- och polymerteknologi, Polymerteknologi.ORCID-id: 0000-0002-1631-1781
KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), Fiber- och polymerteknologi, Polymerteknologi.
2015 (Engelska)Ingår i: Cellulose (London), ISSN 0969-0239, E-ISSN 1572-882X, Vol. 22, nr 3, s. 1977-1991Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Biobased polyelectrolyte complexes (PECs) were prepared by mixing negatively charged O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan-rich wood hydrolysate (WH) and positively charged quaternized cellulose (QC) in aqueous solution. The WH was obtained as an aqueous process liquor of the hydrothermal treatment of birch wood chips and partially upgraded by membrane filtration and dialysis. Three QC derivatives with different degrees of quaternization were synthesized, characterized in terms of molecular weight, charge density, crystallinity and solubility, and utilized for PEC production. The WH/QC PECs were designed to form free-standing films with high oxygen barrier performance and good mechanical integrity. The impact of the QC degree of quaternization on the oxygen permeability at both 50 and 80 % relative humidity, water vapor permeability and tensile properties was investigated. Films with a tensile strain-to-break as high as 7 % and an oxygen permeability as low as 1.3 (cm(3) mu m)/(m(2) - day kPa) at 80 % relative humidity were achieved.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2015. Vol. 22, nr 3, s. 1977-1991
Nyckelord [en]
Wood hydrolysate, Xylan, Cationic cellulose, Oxygen barrier, Film, Packaging
Nationell ämneskategori
Textil-, gummi- och polymermaterial
Forskningsämne
Teknisk materialvetenskap
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-164060DOI: 10.1007/s10570-015-0621-3ISI: 000354193000041OAI: oai:DiVA.org:kth-164060DiVA, id: diva2:802850
Forskningsfinansiär
VINNOVA, 2009-04311
Anmärkning

QC 20150616

Tillgänglig från: 2015-04-13 Skapad: 2015-04-13 Senast uppdaterad: 2017-12-04Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Strategies for Renewable Barriers with Enhanced Performance
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Strategies for Renewable Barriers with Enhanced Performance
2015 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

Forest biomass is expected to play an increasingly important role in tomorrow´s global bio-economy as one of the main renewable sources of materials, chemicals and energy. In the framework of the biorefinery concept, the forestry industry is looking for new processes to utilize several fractions in the biomass (cellulose, hemicelluloses, lignin etc.), thereby generating value-added by-products, an economically sustainable process, and new market opportunities. The work presented in this thesis aims to develop oxygen barrier films and coatings based on the hemicelluloses-rich biorefinery fraction, referred to as wood hydrolysate (WH). These WHs were obtained from the aqueous process liquor after the hydrothermal treatment of hardwood. The WH-based films and coatings are intended to meet the increasing demand of bio-based and biodegradable barrier materials in multi-layered laminates for the food-packaging sector. This work has employed four strategies to provide control and enhancement of the mechanical and barrier properties of WH: I) a selective choice of up-grading pre-treatments of the WH aqueous liquor, II) the incorporation of layer silicates into the barrier formulation, III) chain-extension of the hemicellulose chains present in the WH via reductive amination, and IV) the development of wood hydrolysate polyelectrolyte complexes (PEC) with quaternized cellulose (QC). It has been demonstrated that the crude WH, with almost no upgrading pre-treatment, produced coatings with the best performance in terms of low oxygen permeability. Furthermore, the addition of naturally occurring layered silicates into the WH-based film formulations led to a decrease in water vapor permeability, and a considerably lower oxygen permeability at 80% relative humidity. Moreover, the chain-extension approach was shown to significantly enhance the formability and mechanical performance of WH-based films, making it possible to produce cohesive films with a higher proportion of WH, 70–85% (w/w) and to reduce the content of co-components in the films. The WH/QC-PEC-based films exhibited by far the best tensile properties, better than those previously obtained with carboxymethyl cellulose as a co-component in an equal amount, with a tensile strain-at-break as high as 7 %.

Abstract [sv]

Vedbiomassa väntas spela en viktig roll i framtidens bioekonomi som en förnybar råvara för material, baskemikalier och energi. Genom att betrakta skogindustriella processer som ett bioraffinaderi och utnyttja fler vedfraktioner i biomassan (cellulosa, lignin och hemicellulosor m.fl.) via nya processer och metoder kan mervärdesprodukter och en ekonomiskt hållbar process skapas och nya inkomstkällor och marknader genereras. Avhandlingsarbetes mål har varit att skapa barriärfilmer och –bestrykningar baserade på hemicellulosa-rika så kallade vedhydrolysat (WH), vattenbaserade fraktioner som generats vid hydrotermisk extraktion av lövved. De WH-baserade filmerna och bestrykningarna är avsedda att utgöra biobaserade och nedbrytbara barriärskikt i flerskiktade matförpackningslaminat. Avhandlingsarbetet har resulterat i fyra strategier som kontrollerar och förbättrar barriär- och mekaniska egenskaper hos WH: I) selektiv upprening av förbehandling av hydrolysaten, II) inblandning av skiktade silikatpartiklar i formuleringarna, III) kedjeförlängning av hemicellulosapolymererna i WH via reducerande aminering, samt IV) skapandet av polyelektrolytkomplex (PEC) mellan WH och katjonisk cellulosa (QC). 

Den WH som förbehandlades minst gav upphov till bättre syrgasbarriärer än WH som upprenades i högre grad. Tillsats av silikatpartiklar till filmformuleringarna resulterade i filmer med lägre permeabilitet för vattenånga och i synnerhet en förbättring av syrgasbarriäregenskaperna vid 80% relativ fuktighet. Kedjeförlängning förbättrade signifikant filmbildningsegenskaperna liksom de mekaniska egenskaperna vilket gjorde det möjligt att skapa koherenta filmer med en högre andel WH, 70 – 85% (w/w) och en lägre andel tillsats. PEC-baserade filmer uppvisade de överlägset bästa mekaniska egenskaperna, med en töjbarhet på upp till 7%, jämfört med tidigare WH-baserade filmer där lika delar karboxymetylcellulosa använts som tillsats.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2015. s. 69
Serie
TRITA-CHE-Report, ISSN 1654-1081 ; 2015:17
Nyckelord
Wood hydrolysate, xylan, birch, layered silicates, oxygen barrier, packaging, film, coating, reductive amination, chain-extension, cationic cellulose, polyelectrolyte complexes, hemicellulose, vedhydrolysat, xylan, björk, silikat, syrgasbarriär, förpackningar, film, bestrykning, reducerande aminering, kedjeförlängning, katjonisk cellulosa, polyelektrolytkomplex, hemicellulosa
Nationell ämneskategori
Polymerteknologi Pappers-, massa- och fiberteknik Textil-, gummi- och polymermaterial
Forskningsämne
Fiber- och polymervetenskap
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-164098 (URN)978-91-7595-510-0 (ISBN)
Disputation
2015-05-08, Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm, 13:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Forskningsfinansiär
VINNOVA, 2009-04311
Anmärkning

QC 20150414

Tillgänglig från: 2015-04-14 Skapad: 2015-04-13 Senast uppdaterad: 2015-04-14Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltext

Personposter BETA

Ibn Yaich, AnasEdlund, Ulrica

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Ibn Yaich, AnasEdlund, UlricaAlbertsson, Ann-Christine
Av organisationen
Polymerteknologi
I samma tidskrift
Cellulose (London)
Textil-, gummi- och polymermaterial

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 394 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • 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