La lignina come componente strutturale per adesivi pressosensibili

Un nuovo studio molto approfondito ha messo in luce come la lignina prodotta con la tecnologia Bioforsense® di CH-Bioforce può essere trasformata in materiali funzionali molli per adesivi pressosensibili (PSA). Questi adesivi sono ampiamente usati nei prodotti d’uso quotidiano come i post-it, le etichette, i nastri e i ben noti Blu Tack® . Il lavoro di ricerca si è concentrato sulla lignina derivata dal legno delle betulle, abete rosso e paglia di frumento, mediante il processo CH-Bioforce, di cui si è poi valutata la risposta in caso di innesto con il poli(n-butil acrilato) (PnBA). Il lavoro mette in luce come la lignina bio può sostituire i polimeri di origine fossile per applicazioni di nuovi adesivi.

LIGNINA MODIFICATA INNESTATA CON SUCCESSO CON IL POLIACRILATO
I ricercatori hanno preparato i macroiniziatori a base di lignina per poi innestarli con il PnBA mediante la polimerizzazione ATRP. Lo studio ha confermato:
– l’innesto ben riuscito della lignina nel poliacrilato, verificato mediante FTIR, NMR e SEC/GPC.
– Le chiare differenze fra legno duro, tenero, la lignina residua nella formazione del macroiniziatore e nell’efficacia della polimerizzazione.
– Le lignine delle betulle e dell’abete rosso hanno dimostrato una risposta efficace alla copolimerizzazione, mentre la lignina della paglia di frumento ha dato prova di una reattività inferiore a causa della complessità strutturale.
La cromatografia di permeazione su gel ha rivelato in modo evidente il cambio di peso molecolare, distinguendo così i veri copolimeri dalle semplici miscele.

PROPRIETÀ TERMICHE E REOLOGICHE A SUPPORTO DELLA PRESTAZIONE ADESIVA
I copolimeri risultanti lignina-PnBA hanno dimostrato:
– temperature di transizione vetrosa in aumento rispetto ai poliacrilati puri.
– Differenze strutturali fra le fonti di lignina che si riflettono nei profili di decomposizione termica.
– Una risposta viscoelastica molto evidente con i copolimeri del legno di betulla che offrono una prestazione molto soddisfacente nei test reologici.
– Conformità ai criteri Dahquist, il requisito fisso degli adesivi pressosensibili (basso modulo in caso di deformazione).
Notoriamente, i materiali a base di lignina (BLNBA2 e BLNBA4) hanno mostrato una risposta adesiva comparabile a quella di Blu Tack® in commercio, a conferma dell’eccellente adesività e mollezza nell’uso nel mondo reale.

LA LIGNINA COME PERCORSO ECOLOGICO PER OTTENERE MATERIALI ADESIVI FUNZIONALI MOLLI
Questo studio fornisce una prova evidente del fatto che le lignine CH-Bioforce possono essere convertite in materiali molli ed elastici, adatti ad applicazioni PSA. Diversamente dai polimeri convenzionali di origine fossile, la lignina offre: una rapida ricomposizione, una fonte in uscita di grande valore per flussi di materiali laterali, la potenzialità di ridurre il contenuto di origine fossile nei prodotti di consumo e la compatibilità con i principi dell’economia circolare. Avendo offerto dati di ricerca sui materiali PSA a base di lignina di alta prestazione, la ricerca amplia gli orizzonti delle alternative sostenibili per prodotti adesivi d’uso quotidiano.

RINGRAZIAMENTI
Tesi di dottorato (Åbo Akademi University), Bhadane, Rupali: “Structure and Properties of Lignin from Biomass Waste and Engineering of Sustainable Acrylic Adhesives”, https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-12-4720-0.