Novel Biocomposites with Feather Keratin

• Autorzy: Wrześniewska-Tosik K. , Wawro D. , Ratajska M. , Stęplewski W.

Warianty tytułu

PL

Nowe biokompozyty keratynowo - celulozowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work deals with the preparation and characterisation of cellulose-keratin biocomposites. A method of manufacturing fibrous composite materials by wet spinning is presented. We used natural polymers, biomodified cellulose and keratin obtained from chicken feathers. Keratin waste is a potential renewable starting material. Spinning solutions were prepared from these polymers, and after filtration and aeration they were used for the formation of fibres and fibrids . The investigations included the preparation of biomodified cellulose-keratin spinning solutions of different keratin content, estimation of the influences of formation speed and drawing on the fibre properties, estimation of the sorption properties of the composites obtained. The biomodified cellulose-keratin fibres obtained are characterised by better sorption properties, higher hygroscopicity and smaller wetting angle, than those of cellulose fibres. The introduction of keratin into cellulose fibres lowered their mechanical properties, but they reach a level which enables the application of these fibres for manufacturing composite fibrous materials. Composting tests, carried out at 500C, showed the better biodegradability of composite fibres than that of cellulose fibres. The biomodified cellulose-keratin fibrids are also characterised by better sorption properties than those of cellulose fibrids. As a result of the lyophilisation of composite fibrids cellulose-keratin sponges were obtained.

PL

W artykule przedstawiono właściwości biokompozytów celulozowo-keratynowych. oraz sposób ich wytwarzania metodą mokrą. Do tego celu wykorzystano polimery naturalne: biomodyfikowaną celulozę oraz keratynę pochodzącą z piór kurzych. Z polimerów tych wytwarzano roztwory przędzalnicze, które po przefiltrowaniu i odpowietrzeniu użyto do formowania mikrofibryd i włókien kompozytowych. Badania obejmowały przygotowanie roztworów przędzalniczych z biomodyfikowanej celulozy z różną ilością keratyny i ocenę wpływu warunków formowania na właściwości otrzymanych włókien kompozytowych. Otrzymane włókna charakteryzują się lepszymi właściwościami sorpcyjnymi, wyższą higroskopijnością i niższą wartością kąta zwilżania w stosunku do włókien celulozowych. Znacznie lepsze właściwości sorpcyjne wykazują również fibydy celulozowo- keratynowe. Dzięki opracowaniu specjalnych warunków liofilizacji otrzymano kompozytowe mikrofibrydy w postaci gąbki.

Słowa kluczowe

EN

keratin; biomodified cellulose; composite fibres; fibrids; sponge; biodegradation

PL

keratyna; celuloza biomodyfikowana; włókna kompozytowe; fibrydy; gąbka; biodegradacja

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 15, no. 5-6 (64)
• Strony: 157--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wrześniewska-Tosik K.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź, Poland

autor

Wawro D.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź, Poland

autor

Ratajska M.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź, Poland

autor

Stęplewski W.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Kar, P. „Keratin protein fiber for removal of heavy metals from solutions. M.Sc. Thesis. Reno, Nevada: Univ. of Nevada Reno, 2003.
• 2. Misra M., Kar P. “Novel approach to fabricate keratin sponge scaffolds with controlled pore size and porosity”, Biomaterials, Vol. 25, Issue:18, August, 2004, pp. 4255-4262.
• 3. Barone, J.R.; Schmidt, W.F., "Polyethylene reinforced with keratin fibers obtained from chicken feathers" Compos Sci Technol 2005 pp. 173-181.
• 4. Papenburg, Bernke J.; Vogelaar, Laura; Bolhuis-Versteeg, Lydia A.M.; Lammertink, Rob G.H.; Stamatialis, Dimitrios; Wessling, Matthias, "One-step fabrication of porous micropatterned scaffolds to control cell behavior" Biomaterials 2007 pp. 1998-2009.
• 5. Barone, Justin R.; Schmidt, Walter F.; Liebner, Christina F.E., "Compounding and molding of polyethylene composites reinforced with keratin feather fiber" Composites Science and Technology 2005 pp. 683-692.
• 6. Wrześniewska-Tosik K., Wawro D., Stęplewski W., Szadkowski M.; „ Fibrous Products with Keratin Content”, Fibres & Textiles in Eastern Europe, Vol. 15(2007) No. 2 (61) pp. 30-35.
• 7. Barone, Justin R.; Schmidt, Walter F., "Effect of formic acid exposure on keratin fiber derived from poultry feather biomass" Bioresource Technology 2006 pp. 233-2428.
• 8. Wrześniewska-Tosik K., Adamiec J.; “Biocomposites with a Content of Keratin from Chicken Feathers”, Fibres & Textiles in Eastern Europe, January / March 2007, Vol. 15, No. 1 (60) pp. 106-112.
• 9. European Pat. EP 122 8098.
• 10. Polish Pat. P. 340715, ‘Method for manufacturing fibres, films, and other products from modified dissoluted‘.
• 11. PN-EN ISO 14 855.
• 12. ASTM D 5338 – 98.
• 13. R Ferrus, P. Payes., „Water Retention Value and Degree of Crystallinity by Infra-red Absorption Spectroscopy in Caustic - Soda Treated Cotton”, Cell.Chem.Techn. 11,633, 1977.
• 14. ‘Testing the possibilities of manufacturing new composite biomaterials with keratin content’ (in Polish): Research report P-41, IBWCh, Łódź, 2004.
• 15. Common work, ed. Kłyszejko-Stefanowicz L., ‘Ćwiczenia z biochemii’, PWN, 1999.
• 16. Majewska J., ‘Sulphur assessing methods in fibre-grade polymers and co-polymers’ (in Polish): Włókna Chemiczne, Chemia Analityczna, IWCh,vol.13, No.29, 1968.
• 17. Metrologia Włókiennicza, ed. W. Szmelter, vol. 4, chapter 2, p. 67, WNT, Warsaw, 1973.
• 18. Peter M. M. Schrooyen, Piet J. Dijkstra, Radulf C. Oberthür, Adrian Bantjes, and Jan Feijen, „Partially Carboxymethylated Feather Keratins. 1.Properties in Aqueous Systems”, J. Agric. Food Chem. 2000, 48, 4326-4334.
• 19. M. Ratajska, S. Boryniec: “Physical and Chemical Aspects of Biodegradation of Natural Polymers”; Reactive Polymers 18 (1998) 35 - 49.