Cellulosaoxalat i biokompositer

Under de senaste åren, på grund av överanvändningen av icke förnybara resurser har den ekologiska miljön på jorden påverkats allvarligt. I takt med detta ökade oron bland människor om att resurserna skulle ta slut. Därför är det nödvändigt att utveckla och använda mer miljövänliga förnybara resurser. Ett av dessa alternativ är cellulosabaserat material, vilket är ett utmärkt val. Vanligtvis består cellulosabaserat material av ett förstärkande material (cellulosafiber) och en matris (polymer eller metall). Dock bör kompatibiliteten mellan cellulosamaterialet och polymermatrisen ses över, eftersom generellt är kompatibiliteten mellan de låg. I detta projekt studerades olika metoder för att förbättra kompatibiliteten mellan cellulosamaterialet och polymermatrisen. Två cellulosamaterial (mikrokristallin cellulosa (MCC) och cellulosaoxalat (COX)) behandlades med olika modifieringsmetoder för att förbättra kompatibiliteten och gränssnittsinteraktionen mellan materialen. För att modifiera MCC och COX användes bland annat kulmalning, vatten som dispergeringsmedel, förestring av cellulosafibrerna med oljesyra under olika reaktionstider (6, 18, respektive 48 timmar), samt att tillsätta ett kompatibiliseringsmedel, maleinsyraanhydrid-ympad polypropylen (MAPP), i olika halter (1% respektive 2%). För att framställa kompositproverna användes extrudering och formsprutning. Dragprovning genomfördes för att testa de mekaniska egenskaperna hos proverna. Ytterligare karakteriseringsanalyser som utfördes på de olika cellulosapulvren var kontaktvinkeln (CA), svepelektronmikroskopi (SEM), infrarödspektroskopi (FTIR), och röntgendiffraktion (XRD). Resultatet från dragprovningen visade att COX-proverna med 1% MAPP som kompatibilisator gav den högsta draghållfastheten och Youngs modul av alla kompositproverna som producerades i detta exjobb. Användningen av MAPP som kompatibiliseringsmedel visade ett bättre resultat än de andra undersökta metoderna för att förbättra kompatibiliteten mellan den hydrofila ytan på MCC/COX och den hydrofoba ytan på polymermatrisen. Att använda MAPP som kompatibilisator bör prioriteras vid tillverkningen av kompositmaterial.In recent years, with the excessive use of non-renewable resources on the earth, the ecological environment has been seriously affected. At the same time, humans began to worry about running out of resources. Therefore, it is necessary to develop environmentally friendly renewable resources. Cellulose-based material is an excellent choice. Commonly, cellulose-based material consists of reinforcement (cellulose fiber) and matrix (polymer or metal). However, the compatibility between cellulosic material and polymer matrix should be considered. In general, the compatibility between them is poor. In this project, several methods to improve the compatibility between the cellulose material and polymer matrix were studied. Two cellulosic materials (microcrystalline cellulose (MCC) and cellulose oxalate (COX)) were treated with different modification methods to improve the compatibility and interfacial interaction between the cellulosic material and polymer matrix. Ball milling, using water as a dispersing agent, using oleic acid to esterify cellulose fiber for different reaction times (6 h, 18 h, and 48 h), and using different concentrations (1% and 2%) of maleic anhydride grafted polypropylene (MAPP) as compatibilizers were applied to improve the compatibility between cellulose fiber and polymer matrix. To produce the composite specimens, extrusion and injection molding were utilized. Tensile testing was done to test the mechanical properties of the specimens. Contact angle (CA), scanning electron microscope (SEM), Fourier Infrared Spectrometer (FTIR), X-ray diffraction (XRD) were also performed on the various cellulose powders as characterization methods. According to the result of tensile testing, COX samples with 1% MAPP as compatibilizer, showed the highest tensile strength and Young’s modulus of all the composite samples produced in this master thesis. Using MAPP as a compatibilizer shows a better result than using other methods to improve the compatibility between hydrophilic MCC/COX surface and hydrophobic PP matrix. The use of MAPP as a compatibilizer should be prioritized when producing composite materials