Influence of sisal fibre modification on the microbial stability of poly(hydroxybutyrate-co-valerate): thermal analysis

• Autorzy: Kittikorn Thorsak , Strömberg Emma , Ek Monica , Karlsson Sigbritt

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2022.3.1

Warianty tytułu

PL

Wpływ modyfikowanego włókna sizalowego na stabilność mikrobiologiczną poli(hydroksymaślanu-co-walerianianu): analiza termiczna

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of modification of sisal fibre with propionic anhydride and vinyltrimethoxy silane on the microbiological stability of poly(hydroxybutyrate-co-valerate) (PHBV) was investigated. The effect of the coupling agent – PHBV grafted with maleic anhydride (PHBV-g-MA) was also investigated. The best adhesion at the interface was observed for propionylation of sisal fibre, which improved the thermal properties of the composites. Composites with modified sisal fibre were characterized by higher activation energy (155 kJ/mol), which is related to stronger interactions at the matrix-fibre interface. In the microbial growth test, all biocomposites showed a decrease in molecular weight due to enzymatic degradation by Aspergillus niger. The most resistant to microorganisms was the composite containing propionylated sisal fibre. DMTA and TGA also confirmed the highest microbiological stability of the composite with the addition of propionylated sisal fibre, as evidenced by the smallest change in the properties after the microbiological growth test. In contrast, PHBV- g-MA caused significant enzymatic degradation due to the presence of large amorphous regions.

PL

Zbadano wpływ modyfikacji włókna sizalowego bezwodnikiem propionowym i winylotrimetoksy silanem na stabilność mikrobiologiczną poli(hydroksymaślanu-co-walerianianu) (PHBV). Zbadano również wpływ środka sprzęgającego − PHBV szczepionego bezwodnikiem maleinowym (PHBV-g-MA). Najlepszą adhezję na granicy faz stwierdzono w przypadku zastosowania propionylowania włókna sizalowego, co poprawiło właściwości termiczne kompozytów. Kompozyty z modyfikowanym włóknem sizalowym charakteryzowały się wyższą energią aktywacji (155 kJ/mol), co wiąże się z silniejszymi oddziaływaniami na granicy faz osnowa-włókno. W teście wzrostu drobnoustrojów wszystkie biokompozyty wykazywały zmniejszenie masy cząsteczkowej na skutek enzymatycznej degradacji przez Aspergillus niger. Najbardziej odporny na działanie mikroorganizmów były kompozyt zawierający propionylowane włókno sizalowe. DMTA i TGA potwierdziły również najwyższą stabilność mikrobiologiczną kompozytu z dodatkiem propionylowanego włókna sizalowego, o czym świadczy najmniejsza zmiana badanych właściwości po teście wzrostu mikrobiologicznego. Natomiast, PHBV-g-MA powodował znaczną degradację enzymatyczną ze względu na obecność dużych obszarów amorficznych.

Słowa kluczowe

EN

polyhydroxybutyrate-co-valerate; sisal fibre; surface modification; thermal analysis; microbial stability

PL

polihydroksymaślan-co-walerianianu; włókno sizalowe; modyfikacja powierzchni; analiza termiczna; stabilność mikrobiologiczna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 67, nr 3
• Strony: 93--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kittikorn Thorsak

• Division of Physical Science, Faculty of Science, Prince of Songkla University, Songkhla, 90110, Thailand

• https://orcid.org/0000-0003-2916-8096

autor

Strömberg Emma

• School of Chemical Science and Engineering, Fibre and Polymer Technology, KTH – Royal Institute of Technology, Teknikrigen 56-58, SE-10044 Stockholm, Sweden

• https://orcid.org/0000-0002-2139-7460

autor

Ek Monica

• School of Chemical Science and Engineering, Fibre and Polymer Technology, KTH – Royal Institute of Technology, Teknikrigen 56-58, SE-10044 Stockholm, Sweden

• https://orcid.org/0000-0003-3858-8324

autor

Karlsson Sigbritt

• School of Chemical Science and Engineering, Fibre and Polymer Technology, KTH – Royal Institute of Technology, Teknikrigen 56-58, SE-10044 Stockholm, Sweden

• https://orcid.org/0000-0002-5394-7850

Bibliografia

• [1] La Mantia F.P., Morreale M.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2011, 42, 579. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2011.01.017
• [2] Mohanty A.K., Misra M., Drzal L.T.: Journal of Polymers and the Environment 2002, 10, 19. https://doi.org/10.1023/A:1021013921916
• [3] Chiari L, Zecca A: Energy Policy 2011, 39, 5026. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2011.06.011
• [4] Vilaplana F., Strömberg E., Karlsson S.: Polymer Degradation and Stability 2010, 95, 2147. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2010.07.016
• [5] Nanda M.R., Misra M., Mohanty A.K.: Macromolecular Materials and Engineering 2011, 296, 719. https://doi.org/10.1002/mame.201000417
• [6] Bledzki A.K., Jaszkiewicz A.: Composites Science and Technology 2010, 70, 1687. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2010.06.005
• [7] Verlinden R.A.J., Hill D.J., Kenward M.A., Williams C.D. et al.: Journal of Applied Microbiology 2007, 102, 1437. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2007.03335.x
• [8] Weng Y.X., Wang Y., Wang X.L., Wang Y.Z.: Polymer Test 2010, 29, 579. http://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2010.04.002
• [9] Rhim J.W., Park H.M., Ha C.S.: Progress and Polymer Science 2013, 38, 1629. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.05.008
• [10] Barkoula N.M., Garkhail S.K., Peijs T.: Industrial Crops and Products 2010, 3, 34.
• [11] Faruk O., Bledzki A.K., Fink H.P., Sain M.: Progress in Polymer Science 2012, 37, 1552. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.04.003
• [12] Kittikorn T., Strömberg E., Karlson S.: Polymers from Renewable Resources 2012, 3, 79. https://doi.org/10.1177/204124791200300301
• [13] Kittikorn T., Strömberg E., Ek M., Karlsson S.: Bioresources 2012, 8, 2998. https://doi.org/10.15376/biores.8.2.2998-3016
• [14] Espert A., Camacho W., Karlson S.: Journal of Applied Polymer Science 2003, 89, 2353. https://doi.org/10.1002/app.12091
• [15] Khalil H. A., Suraya N., Atiqah N. et al.: Journal of Composite Materials 2014, 47, 3343. https://doi.org/10.1177/0021998312465026
• [16] Badia J.D., Strömberg E., Kittikorn T. et al.: Polymer Degradation and Stability 2017, 143, 9. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2017.06.004
• [17] Badia J.D, Kittikorn T., Strömberg E. et al.: Polymer Degradation and Stability 2014, 18, 166. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2014.04.012
• [18] Tengsuthiwat J., Boonyasopon P., Dangtungee R., Siengchin S.: Periodica Polytechnica Mechanical Engineering 2016, 60, 103. https://doi.org/10.3311/PPme.8721
• [19] Teramoto N., Urata K., Ozawa K., Shibata M.: Polymer Degradation and Stability 2004, 86, 401. http://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2004.04.026
• [20] Yatigala N.S, Bajwa D.S, Bajwa S.G.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2018, 107, 315.
• [21] Moliner C., Badia J.D., Bosio B. et al.: Chemical Engineering Communications 2018, 205, 226.
• [22] Petersson L., Oksman K., Mathew A.P.: Journal of Applied Polymer Science 2006, 102, 1852. https://doi.org/ 10.1002/app.24121
• [23] Kittikorn T., Malakul R., Stromberg E. et al.: Journal of Metals, Materials and Minerals 2018, 28, 52.
• [24] Kittikorn T., Kongsuwan S., Malakul R.: Journal of Metals, Materials and Minerals 2017, 27, 23.
• [25] Badia J.D, Kittikorn, T., Strömberg E. et al.: Polymer Degradation and Stability 2014, 108, 166. https://doi.org/ 10.1016/j.polymdegradstab.2014.04.012
• [26] Deroiné M., Le Duigou A., Corre Y.M. et al.: Polymer Degradation and Stability 2014, 105, 237. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab. 2014.04.026
• [27] Fei B., Chen C., Chen S. et al.: Polymer International 2004, 53, 937. https://doi.org/10.1002/pi.1477
• [28] Montanheiro T. L. do A., Passador F.R., Oliveira M.P. de et al.: Materials Research 2016, 19, 229. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2015-0496
• [29] Nunes R.W., Martin J.R., Johnson J.F.: Polymer Engineering and Science 1982, 22, 205. https://doi.org/ 10.1002/pen.760220402
• [30] Shah A. A., Hasan F., Hameed A., Ahmed S.: Biotechnology Advances 2008, 26, 246. https://doi.org/ 10.1016/j.biotechadv.2007.12.005
• [31] Merugu R.: International Journal of ChemTech Research 2012, 4, 1111.
• [32] Yao F., Wu Q., Lei Y. et al.: Polymer Degradation and Stability 2008, 93, 90. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2007.10.012

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).