Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Stimuli-responsive degradation of a textile-like pulp/PLA material modified by polyelectrolyte assembly
KTH, School of Chemical Science and Engineering (CHE).
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Aktiverad nedbrytning av ett textilliknande fiber/PLA material modifierat med multiskiktsteknik (Swedish)
Abstract [en]

The constantly new and changing fashion trends combined with sales and cheap garments are highly influencing factors dominating the fast quantitative usage of apparels in the Western world. As a result, the solid waste is increasing and that is an environmental problem.

 

This project was designed as a pre-study for a broader project in which the attempt is to examine the vision of a deliberate degradation process of a textile-like PLA/wood fiber material triggered by the body during use. The purpose is to create a dialog and awareness within the textile industry. In this conducted thesis, it was investigated if environmental responsive polymers and particles could be designed into the textile-like fiber network stimulating a degradation of the material when being exposed to three different characteristic bodily factors: perspiration, moisture and temperature.

 

Wood fibers were surface modified using the so-called Layer-by-Layer (LbL) technique. A multilayer assembly of polyethylene imine (PEI) and calcium carbonate (CaCO3) particles was suggested to create a decrease of the fiber interactions due to a decrease in pH (in analogy to perspiration) and dissolution of the particles. The evaluation of the multilayer adsorption of PEI/CaCO3 particles using Scanning Electron Microscopy (SEM) showed a poor build-up of the first bilayer. The SEM analysis did however show that the extent of adsorbed CaCO3 particles was affected by an acidic exposure, in accordance with its intention. However, the tensile strength of sheets with modified fibers was no more affected by a change in pH than the reference material. Multilayer build-up of polyallylamine hydrochloride (PAH) and polyacrylic acid (PAA) was confirmed to increase the hydrophobic surface character of sheets prepared from modified fibers in comparison to the reference material. Tensile testing showed an indication of that sheets prepared with some amount of modified fibers with PAH/PAA multilayers significantly decreased the tensile strength of the sheets due to an exposure of a higher moisture content in comparison to the reference sheet. Adsorption of polyacrylic acid (PAA) and the thermo sensitive polymer polyethylene glycol (PEG) onto the fibers showed an indication of affecting the overall strength when being exposed to a temperature above the melting point of PEG, in contrast to the reference material. Hence, multilayer adsorption of PAH/PAA or PAA/PEG onto wood fibers did show an indication of stimuli-inducing a degradation of the fiber-network due to the exposure of moisture or heat respectively. The textile-like bio-composite PLA/wood fiber network could hence be designed to contain stimuli-responsive factors creating a degradation of the material triggered by the body during use. 

 

 

 

 

Abstract [sv]

De ständigt nya och varierande modetrenderna i kombination med utförsäljningar och billiga plagg är dominanta påverkande faktorer utav den pågående kvantitativa och snabba användningen av plagg i västvärlden. Som ett resultat så ökar det textila fasta avfallet, vilket är ett miljöproblem.

 

Detta projekt var utformat som en förstudie till ett annat större projekt, där tanken är att undersöka visionen kring en avsiktlig nedbrytningsprocess av ett textil-liknande PLA/träfiber nätverk som utlöses av kontakt med kroppen vid användandet av plagget. Meningen är att skapa en dialog och medvetenhet inom textilindustrin. I detta genomförda projekt, undersöktes det om miljöreaktiva polymerer och partiklar kunde bli designade in i det textil-liknande fiber nätverket och stimulera en nedbrytning av materialet då det utsattes för tre olika karakteristiska kroppsliga faktorer: svett, fukt och temperatur.

 

Träfibern ytmodifierades med hjälp av den så kallade multilagertekniken. Ett multilager av polyetylenimin (PEI) och kalcium karbonat (CaCO3) partiklar var tänkt att skapa en minskning av fiber interaktioner på grund av en minskning i pH (i analogi med svett) och upplösning av partiklarna. Utvärdering av adsorptionen av PEI/CaCO3 partiklarna, vilket gjordes med Svepelektronmikroskopi (SEM), visade på en dålig uppbyggnad av det första dubbelskiktet. SEM-analysen visade däremot att omfattningen av adsorberade CaCO3 partiklar påverkades av en sur exponering, vilket var i enlighet med dess avsikt. Dragstyrkan av ark med ytmodifierade fiber påverkades i allmänhet inte mer av en pH förändring än vad referensark gjorde. Flerskikts uppbyggnad av polyallylamin hydroklorid (PAH) och polyakrylsyra (PAA) bekräftades att öka den hydrofoba ytkaraktären av ark i jämförelse med referensmaterialet. Dragprovning visade en indikation på att ark framställda med en viss mängd av ytmodifierade fibrer med PAH/PAA avsevärt minskade draghållfastheten av arken på grund av en ökad fukthalt i jämförelse med vad referensarket gjorde. Slutligen, adsorption av polyakrylsyra (PAA) och den temperatur känsliga polymeren polyetylenglykol (PEG) på fibrerna visade en indikation på att påverka den totala styrkan av arken då de utsattes för en temperatur över smältpunkten för PEG, detta i motsats till referensmaterialet. Adsorption av PAH/PAA eller PAA/PEG på träfibrer uppvisade en indikation på att stimuli-framkalla en nedbrytning av fiber materialet på grund av exponering av fukt respektive värme. Det textil-liknande biokomposit PLA/träfiber nätverket kunde därmed designas att innehålla stimuli-mottagliga faktorer som utlöste en nedbrytning av materialet då det är i kontakt med kroppen vid användning.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 60 p.
Keyword [en]
Non-woven, Layer-by-Layer, polyelectrolyte multilayers, cellulose, degradation
National Category
Polymer Chemistry
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-172216OAI: oai:DiVA.org:kth-172216DiVA: diva2:846175
Available from: 2015-08-14 Created: 2015-08-14 Last updated: 2015-08-14Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

By organisation
School of Chemical Science and Engineering (CHE)
Polymer Chemistry

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 210 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf