undefined

Controlling the rheology of cellulose dissolved in 4–methylmorpholine N–oxide and tensile properties of precipitated cellulose films via mixture design

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

Ahokas, Pauliina; Mäkelä, Mikko; Jaiswal, Aayush; Khakalo, Alexey; Harlin, Ali

Tiivistelmä

Properties which control the mechanical performance of regenerated or precipitated cellulose films are currently not well-known and a mechanistic understanding of the underlying phenomena should be established. Solution rheology is a crucial property for casting films and spinning fibres in terms of process runnability, and it can have a considerable effect on the mechanical properties of the prepared cellulose products. We hypothesized that the viscosity of cellulose dissolved in 4-methylmorpholine N-oxide (NMMO) and the mechanical properties of precipitated cellulose films could potentially be improved by controlling the molecular weight distribution of cellulose pulp, taking inspiration from traditional plastic industry. We evaluated the effects of pulp blends on the viscoelastic properties of dissolved cellulose-NMMO dopes and used the dopes to prepare cellulose films and determined their mechanical properties. Lastly, we employed the determined dope and film characteristics to build linear regression models for predicting dope rheology and mechanical performance of films. Mixture films with 2:1 and 1:2 ratios of pulps with both medium and high degree of polymerization showed in average 36% and 46% higher toughness than their unimodal versions. The model results demonstrated that film performance could be tailored by changing the pulp composition. These findings play an important role in optimizing the future processability of dissolved cellulose dopes for producing bio-based cellulose materials and could bring us a step closer to traditional plastic polymer disciplines by tailoring their performance based on pulp properties.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Jaiswal Aayush Orcid -palvelun logo

Khakalo Alexey Orcid -palvelun logo

Harlin Ali

Mäkelä Mikko Orcid -palvelun logo

Ahokas Pauliina 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

Volyymi

31

Sivut

10403–10421

Julkaisu­foorumi

53222

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Materiaalitekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1007/s10570-024-06214-y

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä