Biokompozyty chitozanu z nanometryczną celulozą modyfikowaną kwasem dikarboksylowym

• Autorzy: Grząbka-Zasadzińska A. , Borysiak S.

Warianty tytułu

EN

Chitosan biocomposites with nanometric cellulose modified with dicarboxylic acid

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Nanometryczną celulozę o dwóch odmianach polimorficznych (CNC I i CNC II), otrzymaną przy użyciu enzymów pochodzących od szczepu bakteryjnego Ochrobactrum anthropi, poddano modyfikacji kwasem pimelinowym. Badania szerokokątowej dyfraktometrii rentgenowskiej (WAXS) oraz spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) pozwoliły potwierdzić efektywność odpowiednio konwersji polimorficznej oraz modyfikacji chemicznej materiałów celulozowych. Wszystkie uzyskane napełniacze wykorzystano do wytworzenia kompozytów z chitozanem, które następnie poddano badaniom mechanicznym. Na podstawie zarejestrowanych krzywych rozciągania wyznaczono parametry cech wytrzymałościowych. Otrzymane kompozyty charakteryzowały się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi. Zawartość 1% zmodyfikowanej CNC I okazała się być najefektywniejsza pod kątem zwiększania wartości modułu Younga oraz naprężenia maksymalnego przy zerwaniu. Zastosowanie modyfikacji chemicznej napełniaczy celulozowych za pomocą kwasu pimelinowego okazało się skuteczne wyłącznie dla materiałów o odmianie polimorficznej celulozy I.

EN

Nanometric celluloses of two polymorphic forms (CNC I and CNC II), obtained using the enzymes coming from Ochrobactrum anthropi bacteria, were chemically modified with pimelic acid. Wide angle X-ray scattering (WAXS) and infrared spectroscopy (FTIR) methods were used to confirm, respectively, supermolecular and chemical structures of cellulosic materials. After characterization nanometric celluloses, both modified and unmodified, were used as fillers for chitosan matrix. The obtained chitosan/nanometric cellulose composites were subjected to tensile tests. Based on the resultant tensile curves, the mechanical parameters were calculated. All the tested composites were characterized with good mechanical properties. However, in terms of Young’s modulus and tensile strength enhancement, addition of 1% of modified CNC I turned out to be optimal. Chemical modification of nanometric cellulose with pimelic acid was found to be effective only for materials with polymorphic form of cellulose I.

Słowa kluczowe

PL

chitozan; nanoceluloza; biokompozyt; polimorfizm; właściwości mechaniczne

EN

chitosan; nanocellulose; biocomposite; polymorphism; mechanical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Przetwórstwo Tworzyw
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 23, Nr 4 (178)
• Strony: 332--338
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Grząbka-Zasadzińska A.

• Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, ul. Berdychowo 4, 60-965 Poznań

autor

Borysiak S.

• Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, ul. Berdychowo 4, 60-965 Poznań

Bibliografia

• 1. Trache D. i inni. Recent progress in cellulose nanocrystals: sources and production. Nanoscale. 2017, vol. 9, nr 5, s. 1763-86.
• 2. Habibi Y., Lucia L.A., Rojas O.J. Cellulose Nanocrystals: Chemistry, Self-Assembly, and Applications. Chemical Reviews. 2010, vol. 110, nr 6, s. 3479-500.
• 3. Abitbol T. i inni. Nanocellulose, a tiny fiber with huge applications. Current Opinion in Biotechnology. 2016, vol. 39, s. 76-88.
• 4. Borysiak S., Grząbka-Zasadzińska A. Influence of the polymorphism of cellulose on the formation of nanocrystals and their application in chitosan/nanocellulose composites. Journal of Applied Polymer Science. 2016, vol. 133, nr 3.
• 5. Mendes C.A.D.C., Ferreira N.M.S., Furtado C.R.G., De Sousa A.M.F. Isolation and characterization of nanocrystalline cellulose from corn husk. Materials Letters. 2015, vol. 148, s. 26-9.
• 6. Reid M.S., Villalobos M., Cranston E.D. Cellulose nanocrystal interactions probed by thin film swelling to predict dispersibility. Nanoscale. 2016, vol. 8, nr 24, s. 12247-57.
• 7. Habibi Y. Key advances in the chemical modification of nanocelluloses. Chemical Society Reviews. 2014, vol. 43, nr 5, s. 1519-42.
• 8. Junior de Menezes A. i inni. Extrusion and characterization of functionalized cellulose whiskers reinforced polyethylene nanocomposites. Polymer. 2009, vol. 50, nr 19, s. 4552-63.
• 9. Sonker A.K. i inni. Synergistic effect of cellulose nanowhiskers reinforcement and dicarboxylic acids crosslinking towards polyvinyl alcohol properties. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 2016, vol. 54, nr 16, s. 2515-25.
• 10. Khajavi R., Berendjchi A. Effect of Dicarboxylic Acid Chain Length on the Self-Cleaning Property of Nano-TiO2-Coated Cotton Fabrics. ACS Applied Materials & Interfaces. 2014, vol. 6, nr 21, s. 18795-9.
• 11. Grząbka-Zasadzińska A. i inni. Chitosan biocomposites with enzymatically produced nanocrystalline cellulose Polymer Composites. W recenzji.
• 12. Yue Y., Han G., Wu Q. Transitional properties of cotton fibers from cellulose I to cellulose II structure. BioResources. 2013, vol. 8, nr 4, s. 6460-71.
• 13. Satyamurthy P., Vigneshwaran N. A novel process for synthesis of spherical nanocellulose by controlled hydrolysis of microcrystalline cellulose using anaerobic microbial consortium. Enzyme and Microbial Technology. 2013, vol. 52, nr 1, str. 20-5.
• 14. Omar M.F., Akil H.M., Ahmad Z.A. Particle size - Dependent on the static and dynamic compression properties of polypropylene/silica composites. Materials and Design. 2013, vol. 45, s. 539-47.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).