Valorization of lignin for material applications
Abstract: Lignin är, med undantag för cellulosa, den av de naturliga polymererna det finns mest av på jorden och den ledande källan till fenolföreningar. De träväxterna som existerar idag, innehåller ca 30 % av just denna biopolymer. Lignin har länge ansetts vara svår att utnyttja i materialapplikationer, i jämförelse med de polymererna som existerar i lignocellulosa biomassa, nämligen cellulosa och hemicellulosa. Konventionella metoder som innefattar lignin-extraktion leder ofta till strukturell skada på polymeren, men också, blir ofta resultatet en försämrad, modifierad produkt med få användningsområden. Mikrovågsextraktion är en nyare process som är både effektiv och selektiv. I denna rapport har tre typer av lignin-innehållande växter använts som biomass-råvara, nämligen barrträ, lövträ och halm för att utforska möjligheterna att isolera lignin med mikrovågs-assisterad extraktion. Utspädd svavelsyra har använts som lösningsmedel i denna extraktion. Olika kombinationer av parametrar har använts med avseende på temperatur (180-200 °C), processtid (5-20 minuter) samt koncentration av svavelsyra (0.2 M och 1 M). Syftet med extraktionen var att avlägsna cellulosa samt hemicellulosa. Även förbehandling av biomassan har undersökts med fokus på malningsprocessen och torkningsförhållandena. Den kvarvarande fasta fasen, förhoppningsvis syra-olösligt lignin, har analyserats med FTIR, TGA, HSQC-, 31P- samt 1H-NMR. Den lösliga fasen (potentiellt syra-lösligt lignin samt polysackarider) har analyserats med hjälp av 13C-NMR. Lignin, utvunnet från tall (mjukträ) vid 190 °C, 0.2 M svavelsyra under 15 respektive 20 minuter visade sig ha de mest önskvärda egenskaperna (högre lignin-innehåll). För provet med den lägre processtiden användes olika tillvägagångssätt för att utvinna mer produkt per mikrovågsextraktion vilket ledde till sämre resultat. På grund av tidsbegränsningen av arbetet, blandades de nya proven för att uppnå en lämplig mängd lignin för att fortsätta utvärdera de möjliga material-applikationerna. Det utvunna ligninet acetylerades för att förhoppningsvis förbättra kompatibilitet med den mer hydrofoba polymeren polylaktid (PLA). Därefter, blandades lignintyperna med PLA var för sig till 10 vikt% vardera. Nästa steg involverade filament-extrudering för att förbereda materialen för 3D-printing. Dessvärre, lyckades endast ett prov med en enhetlig extrudering, nämligen ligninet från den kortare mikrovågsprocessen, PLA/Lignin15. PLA extruderades för att kunna jämföra egenskaperna med lignin/PLA blandningen. Båda materialen 3D printades till en hundbenssliknande form och undersöktes med dragprovning. Resultatet var ett material med 10 vikt% lignin blandat med PLA med en lägre töjning vid brott (%) och med liknande maximal dragspänning (MPa) än PLA.
AT THIS PAGE YOU CAN DOWNLOAD THE WHOLE ESSAY. (follow the link to the next page)