Вплив очеретяної наноцелюлози на показники якості паперу-основи для шпалер
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2024.300984Ключові слова:
стебла очерету, наноцелюлоза, папір-основа для шпалер, показники якості паперу, екологічність, ресурсоефективністьАнотація
Стаття присвячена процесу вилучення целюлози із стебел очерету екологічно безпечним органосольвентним способом делігніфікації, одержанню з неї наноцелюлози кислотним гідролізом і дослідженню впливу наноцелюлози на показники якості паперу-основи для шпалер. Термохімічна обробка стебел очерету проведена у дві стадії – лужна екстракція та органосольвентне варіння, що дозволяє отримати целюлозу, придатну для одержання наноцелюлози. В результаті процесу гідролізу органосольвентної целюлози екстраговано стабільну у часі суспензію наноцелюлози із частинками діаметром 5-25 нм, із щільністю до 1,52 г/см3, прозорістю до 81,6 %, міцністю на розрив до 65 МПа. Показано, що використання наноцелюлози з витратою до 1 % від маси паперу призводить до суттєвого покращення фізико-механічних показників якості паперу-основи для шпалер. Встановлено, що заміна 50% синтетичної хімічної допоміжної речовини алкіл кетен димеру на наноцелюлозу або додатковим нанесенням наноцелюлози з витратою 0,5 г/м2 на поверхню відливки з 0,7 % алкіл кетен димером дозволяє отримати папір, який задовольняє вимогам стандарту.
Посилання
Satari B., Karimi K. Citrus processing wastes: Environmental impacts, recent advances, and future perspectives in total valorization // Resources, Conservation and Recycling. 2018. 129. P. 153–167. doi:10.1016/j.resconrec. 2017.10.032.
Heise K., Kontturi E., Allahverdiyeva Y., Tammelin T., Linder M. Nanocellulose: Recent Fundamental Advances and Emerging Biological and Biomimicking Applications // Advanced Materials. 2021. 33(3). P. 2004349. doi:10.1002/adma.202004349.
Phanthong P., Reubroycharoen P., Hao X., Xu G., Abudula A., Guan G. Nanocellulose: Extraction and application // Carbon Resources Conversion. 2018. 1(1). P. 32–43. doi:10.1016/j.crcon.2018.05.004.
Thakur V., Guleria A., Kumar S., Sharma S., Singh K. Recent advances in nanocellulose processing, functionalization and applications: a review // Materials Advances. 2021. 2(6). P. 1872–1895. doi:10.1039/D1MA00049G.
Qi Y., Guo Y., Liza A.A., Yang G., Sipponen M.H., Guo J., Li H. Nanocellulose: a review on preparation routes and applications in functional materials // Cellulose. 2023. 30(7). P. 4115–4147. doi:10.1007/s10570023-05169-w.
Klochko N.P., Barbash V.A., Klepikova K.S., Kopach V.R., Yashchenko O.V. Efficient biodegradable flexible hydrophobic thermoelectric material based on biomass-derived nanocellulose film and copper iodide thin nanostructured layer // Solar Energy. 2020. 212. P. 231–240.
Brodin F.W., Gregersen Q.W., Syverud K. Cellulose nanofibrils: Challenges and possibilities as a paper additive or coating material – A review //Nordic Pulp & Paper Research Journal. 2014. 29(1). P. 156–166.
Hubbe M.A., Ferrer A., Tyagi P., Yin Y. Nanocellulose in thin films, coatings, and plies for packaging applications: review // BioResources. 2017. 12(1). P. 2143–2233.
Yu S., Sun J., Shi Y., Wang Q., Wu J., Liu J. Nanocellulose from various biomass wastes: Its preparation and potential usages towards the high value-added products // Environmental Science and Ecotechnology. 2021. 5. P. 100077. doi:10.1016/j.ese.2020.100077.
ТУ У 21.1-00278735-061:2009. Папір для шпалер ФлізМал. Технічні умови.
Klemm D., Cranston E.D., Fischer D., Gama M., Kedzior S.A., Kralisch D., Kramer F., Kondo T., Lindström T., Nietzsche S. Nanocellulose as a natural source for groundbreaking applications in materials science: Today’s state // Materials Today. 2018. 21(7). P. 720–748. doi:10.1016/j.mattod.2018.02.001.
El-Sayed E.S., El-Sakhawy M., El-Sakhawy M.M. Non-wood fibers as raw material for pulp and paper industry // Nordic Pulp & Paper Research Journal. 2020. 35(2). P. 215–230. doi: 10.1515/npprj-2019-0064.
Fahmy Y, Fahmy TY, Mobarak F, El-Sakhawy M, Fadl M. Agricultural Residues (Wastes) for Manufacture of Paper, Board, and Miscellaneous Products: Background Overview and Future Prospects // Int. J. ChemTech Res. 2017. 2(10). P. 424-448.
Cruz J., Fangueiro R. Surface modification of natural fibers: a review // Procedia Eng. 2016. 155. P. 285-288. doi: 10.1016/j.proeng.2016.08.030.
Asaeda T., Rajapakse L., Manatunge J., Sahara N. The effect of summer harvesting of phragmites australis on growth characteristics and rhizome resource storage // Hydrobiologia. 2006. 553. P. 327–335. doi:10.1007/s10750-005-6.
Чопик В.И., Дудченко Л.Г., Краснова А.Н. Дикорастущие полезные растения Украины. К. Наукова думка, 1983. – 400 с.
Worku L.A., Bachheti A., Bachheti R.K., Rodrigues C.E., Chandel A.K. Agricultural Residues as Raw Materials for Pulp and Paper Production: Overview and Applications on Membrane Fabrication // Membranes (Basel). 2023. 13(2). P. 228. doi: 10.3390/membranes13020228.
Barbash V.A., Yashchenko O.V., Gondovska A.S., Deykun I.M. Preparation and characterization of nanocellulose obtained by TEMPO-mediated oxidation of organosolv pulp from reed stalks // Applied Nanoscience. 2022. 12(4). P. 835–848. doi:10.1007/s13204-021-01749-z.
Barbash V.A., Yashchenko O.V., Gondovska A.S., Yakymenko O.S. Nanocellulose from reed stalks to improve the properties of paper for packaging food products // KPI Science News. 2021. 2. P. 90–96. doi:10.20535/kpisn.2021.2.236944.
Barbash V.A., Yashchenko O.V. Preparation, Properties and Use of Nanocellulose from Non-Wood Plant Materials. In: Novel Nanomaterials, Editor Krishnamoorthy K. – London: IntechOpen, 2021. P. 61-83. doi:10.5772/intechopen.942721.
TAPPI Test Methods, Tappi Press, Atlanta, Georgia, 2004.
Barbash V.A., Yashchenko О.V., Yakymenko O.S., Zakharko R.M., Myshak V.D. Preparation of hemp nanocellulose and its application for production of paper for automatic food packaging // Cellulose. 2022. doi:10.1007/s10570-022-04773-6.
Smook G.A. Handbook for Pulp & Paper Technologists / Angus: Wilde Publications, 2003. – 425 р.
Isogai A. Development of completely dispersed cellulose nanofibers // Proc Jpn Acad Ser B. 2018. 94. P. 161–178. doi:10.2183/pjab.94.012.
Reising A.B., Moon R.J., Youngblood J.P. Effect of particle alignment on mechanical properties of neat cellulose nanocrystal films // J Sci Technol Forest Products Processes. 2012. 2(6). Р.32–41.
Rhim J.W., Reddy J.P., Luo X. Isolation of cellulose nanocrystals from onion skin and their utilization for the preparation of agar-based bio-nanocomposites films // Cellulose. 2014. doi:10.1007/s10570-014-0517-7.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Валерій Анатолійович Барбаш, Ольга Сергіївна Якименко, Гліб Геннадійович Березовський, Ольга Василівна Ященко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
