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Qualitative and quantitative analysis of lignins from different sources and isolation methods for an application as a biobased chemical and resource and polymeric material

By Basma Hansen

Abstract

Lignin ist bereits ein intensives Gebiet der Forschung, allerdings werden Verknüpfungen zwischen Quelle, Aufschlussmethode und Einsatz in der Literatur kaum beschrieben. In der vorliegenden Arbeit werden Lignine von verschiedenen Quellen (Weizenstroh, Buche, Nadelholz) und Aufschlussmethoden (AFEX, Wasserdampfaufschluss, Organosolv, Saure Hydrolyse) analytisch erfasst und hinsichtlich ihres Einsatzes in polymeren Materialien charakterisiert. Eine breite Auswahl an Methoden wurden eingesetzt, FT-IR- Spektroskopie, UV-Vis, 31P-NMR, GPC, Pyrolyse-GC/MS, sowie HPLC zur Bestimmung der Reinheit gemäß des NREL-Standard-Protokolls. Thermische Analysen, wie TGA und DSC zeigten Glasübergangstemperaturen um 120°C, sowie Zersetzungstemperaturen zwischen 340°C und 380°C. Die Ergebnisse weisen für das Organosolv-Buchenholz-Lignin hochreine Fraktionen auf, die bis dato noch nicht erreicht wurden. Die Ergebnisse dieser Arbeit identifizien die Organosolv-Buchenholz-Lignine als ein verwertbares Produkt im Hinblick auf die Anwendung in Polyurethanen sowie Phenol-Formaldehydharzen.Lignins in general have been extensively studied, while relation between source, isolation method and application is rarely described. In the present work, lignin from different sources (wheat straw, beech wood, needle wood) and isolation methods (AFEX, steam explosion, Organosolv, acid hydrolysis) has been characterized regarding their application as a chemical resource and polymeric material. A range of analytical methods were applied including elemental analysis, FT-IR, UV-Vis, 31P NMR, SEC, Pyrolysis GC/MS and HPLC to gain information about establish the purity, structure, molecular weight, thermal behavior and to determine carbohydrate residues according to the NREL protocol. TGA and DSC are used to study the thermal behavior of the isolated lignins and showed a relatively low glass transition temperatures around 120°C and decomposition temperatures between 340°C and 380°C . NREL analysis presented a carbohydrate-free lignin fraction derived from beech wood via Organosolv process which has not been achieved to date. The finding of this work support Organolsolv as an efficient method to isolate pure lignin fractions from beech wood with practical value in industry, in particular for application in Polyurethanes and Phenolic resins

Topics: Lignin, Nachwachsender Rohstoff, Biomasse, Polyurethane, Chemische Analyse, ddc:540
Year: 2015
OAI identifier: oai:kobv.de-opus4-btu:3493

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