Learning Centre

Blends of dissolved cellulose with acrylic acid copolymers or microfibrillated cellulose

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Seppälä, Jukka, Prof., Aalto University, Department of Biotechnology and Chemical Technology, Finland
dc.contributor.author Saarikoski, Eve
dc.date.accessioned 2015-01-16T10:08:31Z
dc.date.available 2015-01-16T10:08:31Z
dc.date.issued 2015
dc.identifier.isbn 978-952-60-6054-5 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-6053-8 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/14960
dc.description.abstract The aim of the thesis was to develop dissolved cellulose (dissolved in NaOH/ZnO) based blends with acrylic acid copolymers (poly(ethylene-co-acrylic acid) (PE-co-AA) or poly(acrylamide-co-acrylic acid) (PAA-co-AA)) or microfibrillated cellulose (MFC) in the way they could be used in injection molding or for film/coating applications. This thesis summarizes the research reported in five publications supported by some unpublished results. Rheological studies done in the contexts of this work demonstrate the evolution of the alkaline dissolved cellulose/acrylic acid copolymer suspensions and dissolved cellulose/MFC suspensions during mixing and in relation to blend compositions as the properties were found to be a sum of many factors, including gelation of the suspensions.Uniform quality suspension and the best possible mixing between cellulose and copolymers were obtained by using a method in which the suspension was frozen and thawed between the mixing steps. This enabled uniform morphology with no phase separation before precipitation. With this method we managed to combine the properties of cellulose and the used acrylic acid copolymers as the analyses of the co-precipitated blends indicated good mixing between polymer phases. Good mixing between the polymers also enabled cellulose/PE-co-AA blends to be used in injection molding. Co-precipitated cellulose/PAA-co-AA films showed improved mechanical strength when compared to neat cellulose films. In coating trials, cellulose/acrylic acid copolymer blends demonstrated improved barrier properties compared to neat cellulose coating. In addition, studies of dissolved cellulose/MFC suspensions proved that by blending sufficiently small amounts of microfibrillated cellulose into cellulose solution, it is possible to prepare stable suspensions without phase separation. In rheological studies of MFC suspensions, the use of transparent measuring geometry allowed direct verification of the flocculated nature of MFC suspensions. MFC suspensions were observed in various stages of the flow and it was determined that the decomposition of micro scale MFC network in a water suspension follows the same general behavior as documented for macroscopic fiber suspensions. It was also noticed that ions in the suspending medium severely influence the flocculation and as a result, to rheological behavior of MFC suspensions. en
dc.description.abstract Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää liuotettuun selluloosaan (liuotettu NaOH/ZnO/vesi–pohjaisessa liuotinsysteemissä) pohjautuvia seoksia akryylihappokopolymeerien (poly(eteeni-ko-akryylihappo) ja poly(akryyliamidi-ko-akryylihappo) tai mikrofibrilloidun selluloosan kanssa tavalla, jolla ne saataisiin sopimaan päällystysmateriaaliksi, kalvoiksi tai ruiskuvaluun. Tämä väitöskirja summaa yhteen tutkimukset, jotka on julkaistu viidessä eri osajulkaisussa. Lisäksi osajulkaisujen tueksi on esitetty julkaisemattomia tutkimustuloksia. Tämän tutkimuksen yhteydessä esitetyt reologisten mittausten tulokset demonstroivat selluloosa/akryylihappokopolymeeri ja liukosellu/mikrofibrilloitu selluloosa suspensioiden kehitystä sekoituksen aikana, sekä suhteessa seoksien koostumukseen. Suspensioiden ominaisuudet olivat monien tekijöiden summa, yhtenä osatekijänä mm. suspensioiden geeliytyminen. Tasalaatuiset suspensiot ja paras mahdollinen sekoittuvuus selluloosan ja kopolymeerien välillä saavutettiin käyttämällä menetelmää, jossa seokset jäädytettiin ja sulatettiin sekoitusvaiheiden välissä, mahdollistaen myös tasalaatuisen morfologian ilman faasierottumista ennen saostusta. Käyttäen tätä menetelmää yhdistimme selluloosan ja akryylihappokopolymeerien ominaisuudet, analyysien näyttäessä hyvää sekoittuvuutta polymeerifaasien välillä. Hyvä sekoittuvuus mahdollisti myös selluloosa/poly(eteeni-koakryylihappo)–seoksien käytön ruiskupuristuksessa. Saostetut selluloosa/poly(akryyliamidi-ko-akryylihappo) – kalvot näyttivät parantuneita mekaanisia ominaisuuksia verrattuna puhtaisiin selluloosakalvoihin. Päällystyskoeajoissa selluloosa/akryylihappokopolymeeri – seoksilla päällystetyt kartongit demonstroivat parantuneita läpäisevyysominaisuuksia verrattuna puhtaalla selluloosalla päällystettyihin kartonkeihin. Lisäksi liuotettu selluloosa/mikrofibrilloitu selluloosa – suspensioiden tutkimukset todistivat, että sekoittamalla suhteellisen pieniä määriä mikrofibrilloitua selluloosaa liuotetun selluloosan sekaan on mahdollista valmistaa stabiileita suspensioita ilman faasierottumista. Mikrofibrilloidun selluloosan vesisuspensioiden reologisissa tutkimuksissa läpinäkyvän mittausgeometrian käyttö mahdollisti suspensioiden flokkautumisen suoran todentamisen. Mikrofibrilloidun selluloosan suspensioita tutkittiin virtauksen eri vaiheissa, jonka tuloksena suspensioiden vahvistettiin noudattavan samoja verkkorakenteen hajoamisen vaiheita, mitä on todettu makroskooppisille kuitususpensioille. Lisäksi huomattiin ionien huomattava vaikutus suspensioiden flokkautumiseen ja täten myös suspensioiden reologiseen käyttäytymiseen. fi
dc.format.extent 70 + app. 62
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 10/2015
dc.relation.haspart [Publication 1]: Saarikoski, E., Lipponen, S., Rissanen, M., Seppälä, J., Blending Cellulose with Polyethylene-co-acrylic acid in Alkaline Water Suspension, Cellulose 19 (2012) 661–669. DOI: 10.1007/s10570-012-9668-6
dc.relation.haspart [Publication 2]: Lipponen, S., Saarikoski, E., Rissanen, M., Seppälä, J., Preparation and properties of Cellulose/PE-co-AA blends, European Polymer Journal 48 (2012) 1439-1445. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2012.05.011
dc.relation.haspart [Publication 3]: Saarikoski, E., Rautkoski, H., Rissanen, M., Hartman, J., Seppälä, J., Cellulose/acrylic acid copolymer blends for films and coating applications, Journal of Applied Polymer Science 131 (2014) 40286. DOI: 10.1002/app.40286
dc.relation.haspart [Publication 4]: Saarikoski, E., Saarinen, T., Salmela, J., Seppälä, J., Flocculated flow of microfibrillated cellulose water suspensions: an imaging approach for characterization of rheological behaviour, Cellulose 19 (2012) 647–659. DOI 10.1007/s10570-012-9661-0
dc.relation.haspart [Publication 5]: Saarikoski, E., Rissanen, M., Seppälä, J., Effect of rheological properties of dissolved cellulose/microfibrillated cellulose blend suspensions on film forming, Carbohydrate Polymers 119 (2015) 62-70. DOI: 10.1016/j.carbpol.2014.11.033
dc.subject.other Chemistry en
dc.title Blends of dissolved cellulose with acrylic acid copolymers or microfibrillated cellulose en
dc.title Liuotetun selluloosan seokset akryylihappokopolymeerien tai mikrofibrilloidun selluloosan kanssa fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Kemian tekniikan korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Chemical Technology en
dc.contributor.department Biotekniikan ja kemian tekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Biotechnology and Chemical Technology en
dc.subject.keyword cellulose en
dc.subject.keyword blend en
dc.subject.keyword rheology en
dc.subject.keyword film en
dc.subject.keyword coating en
dc.subject.keyword selluloosa fi
dc.subject.keyword seos fi
dc.subject.keyword reologia fi
dc.subject.keyword kalvo fi
dc.subject.keyword päällyste fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-6054-5
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Seppälä, Jukka, Prof., Aalto University, Department of Biotechnology and Chemical Technology, Finland
dc.opn Harlin, Ali, Prof., VTT Technical Research Centre, Finland
dc.contributor.lab Polymer Technology en
dc.rev Budtova, Tatiana, Prof., Centre for material forming, France
dc.rev Zhang, Lina, Prof., Wuhan University, China
dc.date.defence 2015-01-30
local.aalto.digifolder Aalto_64545
local.aalto.digiauth ask


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse