University of Oulu

Komposiittimateriaalit : biolujiteaineet ja -sidosaineet

Saved in:
Author: Salonen, Mikko1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Science, Chemistry
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.3 MB)
Pages: 58
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202109169006
Language: Finnish
Published: Oulu : M. Salonen, 2021
Publish Date: 2021-09-16
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Kainulainen, Tuomo
Heiskanen, Juha
Reviewer: Kainulainen, Tuomo
Heiskanen, Juha
Description:

Tiivistelmä

Komposiitit ovat materiaaleja, joissa lujiteaine sidotaan kovettuvalla sidosaineella. Polymeerikomposiiteissa on perinteisesti käytetty fossiilisia raaka-aineita sidosaineiden valmistuksessa ja lujitemateriaaleina on käytetty lasi- ja hiilikuituja. Edellä mainittujen raaka-aineiden ympäristö- ja terveysvaikutusten sekä fossiilisten luonnonvarojen ehtymisen johdosta on tärkeää kehittää biomassapohjaisia lujite- ja sidosaineita. Tässä tutkielmassa keskitytään biomassapohjaisten polymeerisidosaineiden ja erilaisten biokuitulujitteiden käsittelyyn.

Biopohjaisille kuitulujitteille on lukuisia materiaalilähteitä, kuten heinäkasvikuidut, puukuidut, hedelmien ja jyvien syömäkelvottomat osat, sekä bakteerien tuottama selluloosa. Lujitteen ja sidosaineen välisen adheesion kannalta kasvikuitujen tärkein komponentti on selluloosa. Muut kuiduissa esiintyvät yhdisteet, kuten hemiselluloosa ja ligniini voivat heikentää tätä adheesiota. Hyvän kuitulähteen valinnalla, emäskäsittelyllä ja kuitujen jalostuksella puhtaaksi mikro- ja nanoselluloosaksi on pyritty vaikuttamaan lujitteen jakaantumis- ja adheesio-ominaisuuksiin komposiiteissa.

Biomassapohjaiset polymeerisidosaineet ovat fossiilipohjaisiin polymeerisidosaineisiin nähden suhteellisen uusi ja vähemmän käytetty materiaaliryhmä. Biosidosaineiden tuotantoprosessit eivät siis ole yhtä pitkälle kehitettyjä kuin fossiilipohjaisten, mutta kehitystä edesauttaa uusien käyttökohteiden löytäminen biomassasta eristetyille ja jalostetuille raaka-aineille. Biosidosaineissa käytettyjä polymeerejä ovat esimerkiksi furaani-, epoksi-, bentsoksatsiini- ja polylaktidipohjaiset hartsit. Biomassapohjaisilla hartseilla on paljon hyviä ominaisuuksia, kuten furaanirenkaiden happibarriääri, epoksihartsien terminen ja kemiallinen kestävyys, bentsoksatsiinien rakenteellinen muokattavuus, sekä polylaktidihartsien soveltuvuus 3D-tulostukseen. Monille fossiilisille polymeereille, kuten PET-muoville ja DGEBA-hartsille on kehitetty potentiaalisia biomassapohjaisia vaihtoehtoja, joilla on yhtä hyvät tai jopa paremmat ominaisuudet kuin näiden fossiilisilla vastineilla. Hartsien kehityksessä on pyritty vaikuttamaan muun muassa mekaanisiin ja termisiin ominaisuuksiin, kaasujen permeabiliteettiin, polymeeriketjujen välisten ristisiltojen muodostumiseen ja tiheyteen, sekä biohajoavuuteen.

see all

Subjects:
Copyright information: © Mikko Salonen, 2021. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.