Syväeutektiset liuottimet puupohjaisten nanomateriaalien valmistuksessa

Puupohjaiset nanomateriaalit ovat uusiutuvia, biohajoavia ja edullisia vihreitä vaihtoehtoja monille nykyisille materiaaleille. Ne ovat kiinnostavia erityisesti korkean jalostusasteen tuotteis-sa ja öljypohjaisten tuotteiden korvaamisessa. Yksi suurimmista haasteista näiden nanomateriaalien teolliselle valmistukselle on mekaanisen nanofibrilloimisen korkea energiankulutus. Erilaisia kemiallisia esikäsittelymenetelmiä pidetäänkin tehokkaana tapana laskea valmistuksen energiankulutusta ja niitä on siksi tutkittu laajasti. Syväeutektiset liuottimet (DES) ovat verrattain uusi ja monipuolinen kemikaaliryhmä, joita voidaan käyttää liuottimina, reagensseina ja katalyytteinä eri kemianaloilla. Ne ovat helposti saatavilla, myrkyttöminä, usein vihreitä alkuperältään, ja myös melko edullisia. DES:it vuorovaikuttavat tehokkaasti biomassan komponenttien kanssa ja ovat siksi yksi lupaavimmista liuottimista puupohjaisten nanomateriaalien valmistukseen.

Tässä väitöstyössä tutkittiin kolmea erilaista DES-systeemiä puupohjaisten nanomateriaalien valmistuksessa. DES-esikäsittelyt tehostivat valmistusprosessia merkittävästi ja tuottivat korkealaatuisia ja stabiileita suspensioita, joissa nanopartikkelit eivät sedimentoidu. DES-liuottimia käytettiin ei-reaktiivisina väliaineina, jotka turvottivat kuitumatriisin niiden polymeroitumisasteen laskua. Lisäksi kehitettiin reaktiivisia DES-systeemejä tuottamaan funktionalisoituja nanomateriaaleja, joilla oli korkea anioninen tai kationinen pintavaraus. Valmistetut nanomateriaalit olivat hyvälaatuisia ja niistä valmistettiin filmejä, joilla oli hyvät mekaaniset lujuusominaisuudet. Yhdistämällä puupohjaisia nanomateriaalit ligniinin tai tanniiniuutteen kanssa tuotettiin UV-suojaavia ja hapettumista estäviä biohybridifilmejä, kun taas anionisilla nanomateriaaleista valmistetuilla filmeillä oli palonsuojaominaisuuksia. Saadut tulokset osoittavat, että syväeutektiset liuottimet ovat lupaavia esikäsittelykemikaaleja puupohjaisten ja ominaisuuksiltaan räätälöitävien nanomateriaalien valmistuksessa.