Influence of the addition of chitin nanocrystals on the characteristics of cellulose acetate films

• Autorzy: Ravikumar Preethi , Sagadevan Suresh

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2021.2.2

Warianty tytułu

PL

Wpływ dodatku nanokrystalicznej chityny na właściwości folii z octanu celulozy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present study deals with chitin nanocrystal (CHNC)-reinforced cellulose acetate (CA) films formed by the solvent casting method that makes use of poly(ethylene glycol) (PEG) as a plasticizing agent. Three different films containing various mass ratios of CHNCs (0.5, 1, and 2 wt %) in CA were investigated for hydrophilicity, mechanical properties, soil degradation, strength, water solubility, light transmittance, and antifungal activity. From the FT-IR analysis, no detectable shifts to the cellulose acetate bands with the loading of small amounts of CHNCs were observed. However, the light transmittance capacity of CA films decreased due to chitin addition. The chitosan incorporation enhanced the hydrophilic character of CA films, and also, the mechanical properties of the lower percentage of CHNCs in CA, like Young’s modulus, had a slight positive effect, while the tensile strength and elongation at breaks – had a negative influence. Finally, an increasing trend of antifungal activity with that of increased CHNC content was observed, i.e., the 2 wt % CHNCs containing CA film showed an inhibition rate (FGI) of 35%, 1 wt % CHNCs had a 15% inhibition rate, which is higher than that of 0.5 wt % CHNCs and pure CA, thereby indicating the potential role of CHNCs-reinforced CA films for packaging applications.

PL

Metodą odlewania rozpuszczalnikowego otrzymano biodegradowalne folie z octanu celulozy (CA) z dodatkiem 0,5; 1 i 2% mas. nanokrystalicznej chityny (CHNC) i poli(glikolu etylenowego) jako plastyfikatora. Zbadano hydrofilowość, właściwości mechaniczne, zdolność do degradacji w glebie, rozpuszczalność w wodzie, przepuszczalność światła i aktywność przeciwgrzybiczną folii. Przy niewielkiej zawartości CHNC nie stwierdzono przesunięcia pasm charakterystycznych w widmach FT-IR. Modyfikowane folie CA charakteryzowały się mniejszą przepuszczalnością światła i większą hydrofilowością (mniejsza wartość kąta zwilżania). Dodatek 0,5% mas. CHNC w niewielkim stopniu zwiększał moduł Younga oraz zmniejszał wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu. Stwierdzono korzystny wpływ CHNC na stopień hamowania wzrostu grzybów (wskaźnik FGI). Przy zawartości 1% mas. CHNC wskaźnik ten wynosił 15%, a przy zawartości 2% mas. 35% i był wyższy niż dla octanu celulozy (FGI = 7,5%). Wzmocnione CHNC folie CA mogą znaleźć zastosowanie w przemyśle opakowaniowym.

Słowa kluczowe

EN

cellulose acetate; chitin nanocrystals; mechanical properties; antifungal activity; water solubility; light transmittance capacity

PL

octan celulozy; chityna nanokrystaliczna; aktywność przeciwgrzybiczna; rozpuszczalność w wodzie; zdolność przepuszczania światła

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 66, nr 2
• Strony: 98--104
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Ravikumar Preethi

• Kaunas University of Technology, Faculty of Chemical Technology, Department of Environmental Engineering, Radvilėnų pl., 19-236 Kaunas, Lithuania

• https://orcid.org/0000-0001-7578-4549

autor

Sagadevan Suresh

• University of Malaya, Nanotechnology & Catalysis Research Centre, Kuala Lumpur 50603, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0003-0393-7344

Bibliografia

• [1] Feng L., Zhou Z., Dufresne A. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2009, 112 (5), 2830. https://doi.org/10.1002/app.29731
• [2] Chen G., Dufresne A., Huang J., Chang P.R.: Macromolecular Materials and Engineering 2009, 294 (1), 59 https://doi.org/10.1002/mame.200800261
• [3] Liu H., Hsieh Y.L.: Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 2002, 40 (18), 2119 http://dx.doi.org/10.1002/polb.10261
• [4] Lv C., Su Y., Wang Y. et al.: Journal of Membrane Science 2007, 294 (1), 68 https://doi.org/10.1016/j.memsci.2007.02.011
• [5] Filho G.R., Monteiro D.S., Meireles C.D.S. et al.: Carbohydrate Polymers 2008, 73 (1), 74 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.11.010
• [6] Kurita K.: Marine Biotechnology 2006, 8 (3), 203 https://doi.org/10.1007/s10126-005-0097-5
• [7] De Azeredo H.M.C.: Food Research International 2009, 42 (9), 1240 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.03.019
• [8] Goetz L.A., Jalvo B., Rosal R. Mathew A.P.: Journal of Membrane Science 2016, 510, 238 https://doi.org/10.1016/j.memsci.2016.02.069
• [9] Brugnerotto J., Lizardi J., Goycoolea F.M. et al.: Polymer 2001, 42 (8), 3569 https://doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00713-8
• [10] Rinaudo M.: Progress in Polymer Science 2006, 31 (7), 603 https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2006.06.001
• [11] Wang J., Wang Z., Li J. et al.: Carbohydrate Polymers 2012, 87 (1), 784 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.08.066
• [12] Watthanaphanit A., Supaphol P., Tamura H. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2008, 110 (2), 890 https://doi.org/10.1002/app.28634
• [13] Morin A., Dufresne A.: Macromolecules 2002, 35 (6), 2190 http://dx.doi.org/10.1021/ma011493a
• [14] Paillet M., Dufresne A.: Macromolecules 2001, 34 (19), 6527 https://doi.org/10.1021/ma002049v
• [15] Nair K.G., Dufresne A.: Biomacromolecules 2003, 4 (3), 657 https://doi.org/10.1021/bm020127b
• [16] Junkasem J., Rujiravanit R., Supaphol P.: Nanotechnology 2006, 17 (17), 4519 https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/17/039
• [17] Lu Y., Weng L., Zhang L.: Biomacromolecules 2004, 5 (3), 1046 http://dx.doi.org/10.1021/bm034516x
• [18] Chang P.R., Jian R., Yu J., Ma X.: Carbohydrate Polymers 2010, 80 (2), 420 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.11.041
• [19] Sriupayo J., Supaphol P., Blackwell J., Rujiravanit R.: Carbohydrate Polymers 2005, 62 (2), 130 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2005.07.013
• [20] Butchosa N., Brown C., Larsson P.T. et al.: Green Chemistry 2013, 15 (12), 3404 https://doi.org/10.1039/C3GC41700J
• [21] Vieira M.G.A., da Silva M.A., dos Santos L.O., Beppu M.M.: European Polymer Journal 2011, 47 (3), 254 https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2010.12.011
• [22] Ghanbarzadeh B., Almasi H., Entezami A.A.: Innovative Food Science & Emerging Technologies 2010, 11 (4), 697 https://doi.org/10.1016/j.ifset.2010.06.001
• [23] Salaberria A.M., Fernandes S.C.M., Diaz R.H., Labidi J.: Carbohydrate Polymers 2015, 116, 286 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.04.047
• [24] Mathew A.P., Laborie M.P.G., Oksman K.: Biomacromolecules 2009, 10 (6), 1627 https://doi.org/10.1021/bm9002199
• [25] Gaill F., Person J., Sugiyama J. et al.: Journal of Structural Biology 1992, 109 (2), 116 https://doi.org/10.1016/1047-8477(92)90043-A
• [26] Chen Y., Liu C., Chang P.R. et al.: Polymer Engineering & Science 2009, 49 (2), 369 https://doi.org/10.1002/pen.21290
• [27] Siqueira G., Bras J., Follain N. et al.: Carbohydrate Polymers 2013, 91 (2), 711 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.08.057
• [28] Habibi Y., Dufresne A.: Biomacromolecules 2008, 9 (7), 1974 104 POLIMERY 2021, 66, nr 2 https://doi.org/10.1021/bm8001717
• [29] Northrop D.M., Rowe W.F.: “Biodeterioration Research 1” (Eds. Llewellyn G.C., O’Rear C.E.), Springer, Boston, MA 1987, pp. 7—16 https://doi.org/10.1007/978-1-4613-0949-9_3
• [30] Bhushan B., Jung Y.C.: Nanotechnology 2006, 17 (11), 2758 https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/11/008
• [31] Naseri N., Mathew A.P., Girandon L. et al.: Cellulose 2015, 22 (1), 521 https://doi.org/10.1007/s10570-014-0493-y
• [32] Li X., Wang K.Y., Helmer B., Chung T.S.: Industrial & Engineering Chemistry Research 2012, 51 (30), 10039 https://doi.org/10.1021/ie2027052
• [33] Rabea E.I., Badawy M.E.T., Stevens C.V. et al.: Biomacromolecules 2003, 4 (6), 1457 https://doi.org/10.1021/bm034130m
• [34] Krajewska B., Kyzioł A., Wydro P.: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2013, 434, 359 http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2013.03.018
• [35] Kong L.-A., Yang J., Li G.T. et al.: PLoS Pathogens 2012, 8 (2), e1002526 http://dx.doi.org/10.1371/journal.ppat.1002526
• [36] Salaberria A.M., Diaz R.H., Labidi J., Fernandes S.C.M.: Food Hydrocolloids 2015, 46, 93 https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.12.016

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).