undefined

Fractionation of Kraft Lignin for Production of Alkyd Resins for Biobased Coatings with Oxidized Lignin Dispersants as a Co-Product

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

Ghosh, Arpa; Fearon, Olesya; Agustin, Melissa; Alonso, Susana; Balda, Estefanía Cámara; Franco, Saulo; Kalliola, Anna

Abstrakti:

A new valorization pathway based on solvent fractionation was applied to kraft lignin, a major by-stream of the pulping industry, to extract a soluble lignin intermediate featuring an improved structural homogeneity, a low molecular weight, and a high content of phenolic hydroxyl and carboxylic acid groups to serve as a substitute of the nonrenewable polyacids in the formulation of alkyd resins, a dominant material used in the production of anticorrosion surface coatings. Herein, softwood kraft lignin was mixed in a low-cost green solvent, aqueous ethanol, prepared at different ratios, at room temperature to generate a soluble fraction of a low Mw of ≤2200 g mol–1 and an insoluble fraction of a high Mw of ≥3950 g mol–1 of lignin. The best combination of yields and molecular weights of soluble lignin (16–36% yield, 1740–1890 g mol–1) was attained using 50–80 vol % ethanol in fractionation. Thus, these conditions were further employed at the pilot scale to demonstrate the scalability of this technology. Soluble lignin from pilot fractionation was used to produce an optimal alkyd resin formulation and thereafter an anticorrosion coating on the metal surface, both of which matched the target properties of industrial standards well (180 s Persoz hardness and 72 gloss units of coating, 100% adhesion of paint with no cracks or peeling in the cross-cut test, no corrosion after 120 h of the salt spray test). The insoluble solids from pilot fractionation could also be valorized by alkali-O2 oxidation into lignin-based dispersants for special carbon black pigments. Overall, this study presents a new, simple strategy to develop an efficient, scalable, low-cost, and green process for upgrading kraft lignin into phenolic intermediates for biobased alkyd resins to facilitate sustainable production of high-performance anticorrosion coatings.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Kalliola Anna Orcid -palvelun logo

Ghosh Arpa Orcid -palvelun logo

Agustin Melissa Orcid -palvelun logo

Fearon Olesya Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Lehti/Sarja

ACS Omega

Volyymi

9

Numero

46

Sivut

46276–46292

Julkaisu­foorumi

84133

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €

1774

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi

2024

Muut tiedot

Tieteenalat

Teknillinen kemia, kemian prosessitekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Kyllä

DOI

10.1021/acsomega.4c07187

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä