Selluloosan nanomateriaaleihin perustuvien kalvojen ja pinnoitteiden vedenkestävyyden parantaminen syväeutektisilla liuottimilla

Tässä väitöskirjassa tutkittiin vedenkestävien nanoselluloosakalvojen ja -pinnoitteiden valmistusta syväeutektisten liuottimien (DES) avulla. Nanoselluloosa on biopohjainen ja uusiutuva materiaali, joka valmistetaan kasvikuiduista, tyypillisesti puusta. Nanoselluloosalla on kyky muodostaa kalvoja, joilla on korkea mekaaninen lujuus ja taipuisuus, erinomaiset hapen ja rasvan barrier-ominaisuudet sekä korkea läpinäkyvyys, minkä takia ne soveltuvat hyvin pakkauksiin ja painettuun elektroniikkaan. DES:t ovat uuden tyyppisiä liuottimia, jotka koostuvat edullisista, vähähaitallisista ja biohajoavista kemiakaaleista, mitkä tarjoavat ympäristöystävällisemmän vaihtoehdon perinteisille liuottimille selluloosan ja nanoselluloosakalvojen muokkaamiseen.

Ensimmäisessä ja toisessa osajulkaisussa nanoselluloosakalvoja muokattiin kemiallisesti DES:ssä reagenssien avulla. Muokatuilla kalvoihin oli parempi vedenkestävyys mikä näkyi vähempänä veden imeytymisenä sekä vähempänä vesihöyryn läpäisevyytenä. Lisäksi muokatuilla nanoselluloosakalvoilla oli korkeampi mekaaninen märkälujuus.

Kolmannessa osajulkaisussa selluloosakuituja muokattiin DES:ssä, joista valmistettiin läpinäkyviä, kuumasaumattavia ja vedenkestäviä selluloosananomateriaalikalvoja etanolin ja ultraäänikäsittelyn avulla. Näistä kalvoista valmistettiin kuumasaumattava pakkauksen riisille.

Neljännessä osajulkaisussa nanoselluloosakalvoja päällystettiin kolmannessa osajulkaisussa valmistetulla vedenkestävällä selluloosananomateriaalilla, mitä käytettiin painetun elektroniikan alusmateriaalina. Pinnoite paransi merkittävästi kalvojen vedenkestävyyttä vähentämällä veden imeytymistä kalvoon ja täten suojaamalla painettua elektroniikkaa.

Yhteenvetona tutkimus osoittaa, että DES-muokkaukset tarjoavat nopean, yksinkertaisen ja ympäristöystävällisen menetelmän nanoselluloosakalvojen ja -pinnoitteiden vedenkestävyyden parantamiseksi laajentaen niiden käyttömahdollisuuksia pakkausmateriaaleissa ja painetussa elektroniikassa.