Lignocellulose Biocomposites– A Comparison of Wood Fibers and Microfibrillated Lignocellulose

All-lignocellulose composites, meaning densified fiber or fibril materials without added binder, show interesting mechanical properties and can be eco-friendly. Composites based on hot-pressed microfibrillated lignocellulose (MFLC) and lignocellulosic wood fiber (WF) reinforcements are compared with respect to processing, structure, mechanical properties, and eco-indicators. Also, these reinforcements are compared in hot-pressed degradable lignocellulosic crosslinked polycaprolactone (c-PCL) biocomposites based on in-situ polymerization of new caprolactone oligomers. The intermediate lignin content (≈11%) was favorable for MFLC preparation, although the cumulative energy demand was high for mechanical disintegration from unbleached softwood kraft pulp. The mechanical properties were much better for random-in-plane MFLC compared with WF composites due to lower porosity, better interfiber bonding, and smaller-scale defects. Data for strain-field development during tensile tests was in support of these findings. For c-PCL biocomposites, much higher ultimate strength was obtained for the c-PCL/MFLC composites compared with c-PCL/WF. The most important reason was the strainhardening behavior combined with higher strain to failure, since the scale of developing defects was much smaller with MFLC reinforcement.
Kompositer baserade på enbart lignocellulosa, dvs pressade fiber- eller fibrillmaterial utan tillsatt bindemedel, har intressanta mekaniska egenskaper och är ofta miljövänliga material. Varmpressad mikrofibrillerad lignocellulosa (MFLC) och varmpressade träfibrer (WF) jämförs med avseende på process, struktur, mekaniska egenskaper och ekoindikatorer. De jämförs också i varmpressade nedbrytbara c-PCL-biokompositer baserade på in-situ polymerisation av nya kaprolakton-oligomerer. Ett optimum i ligninhalt (≈11%) var gynnsamt för MFLC-framställning, även om det kumulativa energibehovet var högt för mekanisk sönderdelning till MFLC från oblekt barrvedsmassa. De mekaniska egenskaperna var mycket bättre för MFLC jämfört med WF-kompositer för slumpmässig fiberorientering i planet. Orsakerna är lägre porositet, bättre bindning mellan fibrer och att storleken på materialdefekterna är små för MFLC. Data för töjningsfältsutveckling under dragförsök gav stöd för dessa förklaringar. För biokompositer baserade på c-PCL var hållfastheten mycket högre för c-PCL/MFLC-kompositer jämfört med cPCL/WF. Den viktigaste orsaken var starkt töjningshårdnande i kombination med högre töjning till brott, vilket troligen beror på att defekterna som utvecklas under mekanisk belastning av c-PCL/MFLC är mycket mindre än för c-PCL/WF, vid jämförbar töjning.
QC 2022-05-17