Polysaccharide blend fibres formed from NaOH, N-methylmorpholine-N-oxide and 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate

• Autorzy: Wendler F. , Meister F. , Wawro D. , Wesołowska E. , Ciechańska D. , Saake B. , Puls J. , Le Moigne L. , Navard P.

Warianty tytułu

PL

Włókna z mieszanin polisacharydowych formowane z roztworów NaOH, tlenku N-metylo-N-morfoliny i octanu 1-etylo-3-metyloimidazolowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to find new structured biopolymer blends bearing adjustable properties able to produce innovative materials. Apart from cellulose and three solvents (NaOH, N-methylmorpholine-N-oxide [NMMO] and 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate [EMIMac]), 15 different polysaccharides were chosen to study the interactions of polysaccharides or their mixtures in solutions, as well as the solid state after forming. Dissolution screenings yielded promising polysaccharides, which were used for the preparation of cellulose/ polysaccharide solutions and subsequently for the shaping of blends with cellulose. The solubility and miscibility were evaluated by microscopy, DSC, particle analysis and rheology. Polysaccharides with a structure similar to that of cellulose, e.g., xylan, carrageenan or cellulose carbamate were not miscible, showing globular morphologies, whereas high-molar and side chains containing polysaccharides such as xanthan or tragacanth gum form co-continuous morphologies. The forming of blend fibres was nevertheless possible for all three solvents. The textile-physical properties of the blend fibres were slightly decreased compared to those of the unmodified fibre, in which fibres from NMMO and EMIMac had the highest performance. The presence of blended polysaccharides in the fibres produced was verified by residue sugar analysis, in which the highest amounts occurred for EMIMac fibres.

PL

Celem badań było wytworzenie nowych mieszanin biopolimerowych zdolnych do wytworzenia innowacyjnych materiałów. Poza celulozą i trzema rozpuszczalnikami (NaOH, tlenku N-metylo N-morfoliny [NMMO] i octanu 1-etylo 3-metyloimidazolowego [EMIMac]), wytypowano 15 polisacharydów w celu badań wzajemnego oddziaływania w roztworach mieszanin a także w wytworzonych włóknach. Wytypowane polisacharydy zastosowano do przygotowania roztworów celulozowo/polisacharydowych, z których następnie formowano modyfikowane włókna celulozowe. Rozpuszczalność i mieszalność polisacharydów w roztworach była oceniana metodą mikroskopową, DSC, analizy cząstek i metodą wiskozymetryczną. Polisacharydy o strukturze podobnej do celulozy np. ksylan, karagen lub karbaminian celulozy nie były mieszalne, wykazywały globularną budowę morfologiczną, podczas gdy wysokocząsteczkowe i rozgałęzione tj. ksantan lub guma tragakant tworzyły struktury liniowe. Jednakże formowanie włókien było możliwe ze wszystkich roztworów przygotowanych z tych trzech rozpuszczalników. Modyfikowane włókna celulozowe charakteryzowały się nieznacznie niższymi właściwościami mechanicznymi w porównaniu do włókien niemodyfikowanych. Włókna formowane z roztworów NMMO i EMIMac charakteryzowały się najwyższymi właściwościami mechanicznymi. W modyfikowanych włóknach celulozowych oceniono zawartość polisacharydów.

Słowa kluczowe

EN

polymer blends; polysaccharides; cellulose solvents; ionic liquids; cellulosic fibre; calorimetry; rheology

PL

mieszanina polimerów; polisacharydy; rozpuszczalność celulozy; ciecze jonowe; włókna celulozowe; kalorymetria; reologia

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 18, no. 2 (79)
• Strony: 21--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Wendler F.

• Centre of Excellence for Polysaccharide Research, Thuringian Institute for Textile and Plastics Research, Rudolstadt, Germany

autor

Meister F.

• Centre of Excellence for Polysaccharide Research, Thuringian Institute for Textile and Plastics Research, Rudolstadt, Germany

autor

Wawro D.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, Łódź, Poland

autor

Wesołowska E.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, Łódź, Poland

autor

Ciechańska D.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, Łódź, Poland

autor

Saake B.

• Chemical Technology of Wood, Centre of Wood Science and Technology, University of Hamburg, Hamburg, Germany

autor

Puls J.

• vTI-Institute for Wood Technology and Wood Biology, Hamburg, Germany

autor

Le Moigne L.

• Mines ParisTech, CEMEF - Centre de Mise en Forme des Matériaux, CNRS UMR 7635, BP 207, 1 rue Claude Daunesse, F-06904 Sophia Antipolis Cedex, France

autor

Navard P.

• Mines ParisTech, CEMEF - Centre de Mise en Forme des Matériaux, CNRS UMR 7635, BP 207, 1 rue Claude Daunesse, F-06904 Sophia Antipolis Cedex, France

Bibliografia

• 1. Cazacu G., Popa V.I.: Blends and Composites Based on Cellulose Materials. In: Polysaccharides: Structural Diversity and functional versatility, 2nd edition, Ed. S. Dumitriu, Marcel Dekker, New York, Basel, Hong Kong, 2004, p. 1141-1177.
• 2. Joly C., Kofman M., Gauthier R.J.: J. Macromol. Sci., 1996, A33 (12): p. 1981.
• 3. Zadorecki P., Michell A.J.: 1989. Polym. Compos. 10, p. 69.
• 4. Nisho Y.: 1994. Hyperfine composites of cellulose with synthetic polymers. In Cellulosic Polymers, Blends and Composites, Gilberst, R.D., Ed., Hanser Publishers, New York, p. 95-113.
• 5. Raj R.G., Kokta B.V., Daneault C.: 1989. Int. J. Polym. Mater. 12, p. 239.
• 6. Nishio Y., Manley R.S.J.: 1990. J. Polym. Eng. Sci. 30, p. 71.
• 7. Field N.D., Song S.S.: 1984. J. Polym. Sci., Polym. Phys. 22 (1), p. 101-106.
• 8. Nishio Y., Hirose N., Takahashi T.: 1989. Polym. J. 21, p. 347.
• 9. Nishio Y., Haratani T., Takahashi T., Manley R.S.J.: 1989. Macromolecules 22 (5), p. 2547-2549.
• 10. Hasagawa M., Isogai A., Onabe T., Usada M., Atalla R.H.: 1992. J. Appl. Polym. Sci. 45, p. 1873-1879.
• 11. Kosan B., Michels C., Meister F.: 2006. In Proceedings 7th International Symposium Alternative Cellulose – Manufacturing, Forming, Properties, Rudolstadt, Germany, Sept 6-7 2006.
• 12. Ciechańska D., Wesołowska E., Wawro D.: 2009. An introduction to cellulose fibres. In Handbook of textile fibre structure, Vol. 2: Natural, regenerated, inorganic and specialist fibres. Ed. S. Eichhorn, J.W.S. Hearle, M. Jaffe and T. Kikutani, Woodhead Textiles Series, Woodhead Publishing, Cambridge, p. 3-61.
• 13. Chanzy H., Chumpitazi B., Peguy A.: 1982. Carbohydrate Polymers 2, p. 35-42.
• 14. White P.: 2001. Lyocell: the production process and market development. In: Regenerated cellulose fibres. Ed. C. Woodings, Woodhead Publishing, Cambridge, p. 62-87.
• 15. Rosenau T., Potthast A., Sixta H., Kosma P.: 2001. Prog. Polym. Sci. 26, p. 1763-1837.
• 16. Wendler F., Kosan B., Krieg M., Meister F.: 2009. Macromol. Symp. 280, p. 112-122.
• 17. Liebert T., Heinze T.: 2008. Bioressources 2008, 3 (2), p. 576.
• 18. European Patent EP 122 80 98, (2002).
• 19. Ciechańska D., Wawro D., Stęplewski W., Kazimierczak J., Struszczyk H.: „Formation of Fibres from Bio-modifiedCellulose Pulp”, FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe, vol. 13, 6 (54), 19, 2005.
• 20. Kosan B., Michels C., Meister F.: 2008. Cellulose, 15, p. 59–66.
• 21. Saake B., Horner S., Puls J., Heinze T., Koch W.: 2001. Cellulose, 8, p. 59-67.
• 22. Rademacher P., Bauch J., Puls J.: 1986. Holzforschung, 40, p. 331-338.
• 23. Ebeling H., Fink H.-P.: 2008. German Patent DE 102008018743, 14.04.2008.
• 24. Kosan B., Schwikal K., Hesse-Ertelt S., Meister F.: 2008. In proceedings 8th International Symposium Alternative Cellulose – Manufacturing, Forming, Properties, Rudolstadt, Germany, 03-04 Sept 2008.
• 25. Chanzy H., Nawrot S., Peguy A., Smith P., Chevalier J.: 1982. J. Polymer. Sci. 20, p. 1909-1924.
• 26. Kim S.O., Shin W.J., Cho H., Kim B.C., Chung I.J.: 1999. Polymer, p. 6443 – 645.
• 27. Le Moigne N., Mantel S., Olivier C., Navard P.: 2009. EPNOE PhD-BIC meting, Utrecht, 11-12 May 2009.
• 28. Sternemalm E., Höije A., Gatenholm P.: 2008. Carbohydr. Res. 343, p. 753–757.