Cellulose based block polymers for self-assembling layered structures

Coatinger benyttes i dag i mange bransjer som et beskyttende lag mot ytre påkjenninger. Marine overflater må beskyttes mot bl.a. algevekst, billakken mot vær og skraper, og i visse typer fiberbasert emballasje er man helt avhengig av å påføre en coating som gir barriere mot vann, fett og gasser for at den skal kunne benyttes som emballasje til mat. Med andre ord, hva coatinger skal beskytte mot varierer, men de har det til felles at de skal danne en forseglet film på en overflate som trenger beskyttelse. Industrielle coatinger benytter i dag i stor grad fossile og/eller syntetiske komponenter. Etterspørselen etter biobaserte materialer som imøtekommer krav og utvikling mot et bærekraftig samfunn er derfor økende. I naturen finner vi mange polymerer som under bestemte betingelser kan selv-assosiere i ulike strukturer. Et godt eksempel på dette er cellulose som forekommer tett assosiert i fiberstrukturen til planter. Biopolymerer brytes også lett ned i naturen og kan ha funksjoner som gjør dem attraktive i coatinger, for eksempel det å være antibakteriell. I BlockLayers skal vi utnytte de spesielle egenskapene til cellulose. Vi skal sette sammen cellulose med andre biopolymerer på en ny måte for å oppnå attraktive egenskaper som kan utnyttes i coatinger. Cellulose skal bindes ende-til-ende med en annen biopolymer i såkalte blokk-kopolymerer, som kan selv-assosiere i tette, lagvise strukturer. Celluloseblokken vil være ansvarlig for å oppnå en tett film, mens den andre blokken, med sine unike egenskaper, vil gi funksjoner som fleksibilitet, hydrofobisitet, antimikrobielle egenskaper og vedheft. BlockLayers-konseptet er ambisiøst og visjonen er at blokk-kopolymerer laget utelukkende av naturlige polymerer i fremtiden kan erstatte syntetiske blokk-kopolymerer og gi coatinger med høy ytelse. Et tverrfaglig team med komplementær kompetanse er satt sammen og inkluderer forskere fra RISE PFI og NTNU-IBT i Norge, samt eksperter fra LCPO i Frankrike og BOKU i Østerrike.

In the industrial coating sector, there is an increasing demand for environmentally friendly and durable coatings with high performance for end-use segments such as automotive, protective, wood, marine and packaging. In these coatings, synthetic block copolymers are often the main component responsible for creating the sealed layer on the surface in need of protection. Natural polymers having inherent chain properties such as biodegradability and a plethora of stimuli-responsive self-assembly modes, as well as additional functionalities such as being softening, antibacterial and/or antifouling, is an unexplored yet high potential development possibility in coating applications. The BlockLayers project will develop engineered cellulose-based block polymers that can self-assemble into layered (lamella) structures offering a new and innovative approach of forming the sealed layer of coatings and films. The cellulose block will here be main responsible for achieving the ordered structure, while a second block with its unique properties will guide assembly into lamellae structures and add functions such as flexibility, hydrophobicity, antimicrobial and adhesion without affecting the sealed layer. The project is ambitious and include major developments in regards of the preparation of cellulose-based block copolymers and the ability to direct self-assembly into lamellae structures. An interdisciplinary and international team of both young and experienced researchers with complementary knowledge and competences is put together, well set to take on the challenging tasks of the project, taking the concept of block copolymers fully based on natural polymers beyond state of the art and on long-term contributing to more sustainable coatings.