Väitös biotuotetekniikan alalta, DI Lukas Fliri

Väitöskirjan nimi: Carbonyls in Cellulose: An Investigation into Formation Mechanisms, Analytical Methods, and their Consequential Properties for Fiber Engineering Applications

Väittelijä: Lukas Fliri 
Vastaväittäjä: Professori Stephen Eichhorn, University of Bristol, Yhdistynyt kuningaskunta
Kustos: Professori Michael Hummel, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Tämän väitöskirjan tavoitteena oli edistää ihmisen valmistamien selluloosakuitujen (MMCF) käyttöä ei-standardeissa sovelluksissa. Tarkemmin sanottuna pyrittiin luomaan uusiutuvia vaihtoehtoja kahdelle synteettiselle materiaalille, jotka hallitsevat tällä hetkellä tiettyjä alueita kuitumarkkinoilla: 1) polyuretaanipohjaisille elastaanikuiduille, joita käytetään tekstiilien venyvyyden parantamiseen, ja 2) polyakrylonitrilikuiduille (PAN), jotka ovat pääraaka-aineita hiilikuitujen (CF) valmistukseen hyväksyttävillä mekaanisilla ominaisuuksilla.

Molemmissa hankkeissa selluloosarakenteeseen lisättyjen karbonyyli-ryhmien käyttöönotto oli tärkeä tutkimusalue. MMCF-kuitujen joustavuuden lisäämiseksi tutkittiin avattujen renkaiden dialdehydi-selluloosaryhmien (DAC) lisäämistä jäykkään selluloosarakenteeseen. Selluloosapohjaisten hiilikuitujen saannon parantamiseksi tutkittiin yksityiskohtaisesti alle 300 °C lämpökuivatusreaktioiden mekanismeja.

Karbonyyli-ryhmien lisääminen näyttää vain aiheuttavan pienen muutoksen selluloosan kemiallisessa rakenteessa. Kuitenkin se aiheuttaa merkittäviä muutoksia materiaalien liukoisuudessa ja stabiilisuudessa, mikä tuo mukanaan myös merkittäviä analyyttisiä haasteita ja vaikuttaa materiaalien ominaisuuksiin. Toimintaprosessien paremman ymmärtämisen saavuttamiseksi niitä tutkittiin nykyaikaisilla analyyttisilla tekniikoilla. Tämän seurauksena joitakin sudenkuoppia ja sivureaktioita DAC-kemiassa voitiin nostaa esiin, ja päivitetty mekanistinen näkemys selluloosan alkuperäisistä lämpökuivatusreaktioista saatiin aikaan.

Avainsanat: Selluloosamuokkaus, Periodaattioksidaatio, Dialdehydi-selluloosa, Hiiltyminen, Lämpöstabilointi, Hiilikuidut, NMR-spektroskopia, Kokoonpoissulku kromatografia  

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot: lukas.fliri@aalto.fi

Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/51