Морфологічні, фізіохімічні та теплові властивості витягнутої мікрокристалічної целюлози (MCC)

Масрат Рашид

1 Лабораторія технологій біокомпозитів, Інститут тропічного лісового господарства та лісових продуктів (INTROP), Університет Путра Малайзії, UPM Serdang 43400, Селангор, Малайзія; moc.liamg@muuyyaqusam

Мохаммад Джаваід

Зохеб Карім

2 MoRe Research Ornskoldsvik AB, Box 70, SE-89122 Ornskoldsvik, Швеція; [email protected]

3 Інститут архітектури та будівництва Південно-Уральського державного університету, 454080, Челябінськ, Росія

Лукман Чуа Абдулла

4 Кафедра хімічної та екологічної інженерії, Інженерний факультет, Університет Путра, Малайзія, UPM Serdang 43400, Селангор, Малайзія; ym.ude.mpu@hauhc

Анотація

1. Вступ

У цьому контексті целюлоза є одним із важливих полімерів, який може бути налаштований відповідно до вимог, а також може бути використаний як функціональний, так і як конструкційний матеріал для виробництва цінних композиційних матеріалів. Це найпоширеніша органічна сполука, знайдена на землі, яка довгий час є головним надійним відновлюваним джерелом матеріалів [6,7]. Крім того, він існує природним шляхом, має низьку вартість, біологічно розкладається, є сполукою низької щільності та найкраще підходить у галузі поновлюваності. Целюлоза, що становить близько 1,5 × 1012 тонн загального щорічного виробництва біомаси, розглядається як практично невичерпне джерело природно доступної сировини. Він має цікаву структуру, що складається з лінійного вуглеводного полімеру та довгих ланцюгів β-d-глюкопіранозних одиниць, які далі з'єднані β-1,4-глікозидною зв'язком [8]. Крім того, він має кілька дуже важливих властивостей, які включають відновлюваність, біосумісність та біологічну здатність до розкладання. Він також має широку хімічну модифікуючу здатність [9].

Целюлозу можна отримати з багатьох природних ресурсів, наприклад, деревини, рослин, бактерій та водоростей. За допомогою процесу гідролізу целюлоза може бути перетворена в мікрокристалічну форму, відому як мікрокристалічна целюлоза (MCC), або нанокристалічну форму, відому як нанокристалічна целюлоза (NCC).

MCC, одне з похідних целюлози, є природною частинкою. Це тонкий білий кристалічний порошок без запаху і має важливі характеристики, які включають нетоксичність, біосумісність, біологічну розкладність, високу механічну міцність, велику поверхню та низьку щільність тощо [10,11]. Завдяки цим властивостям, він отримав велику увагу за останні кілька десятиліть і використовувався в різних галузях промисловості. Особливо застосовується у харчовій, косметичній та медичній промисловості, таких як сполучна речовина та наповнювач у харчових продуктах, медичні таблетки тощо. Крім того, він застосовується як підсилюючий агент при розробці полімерних композитів. MCC також використовувався як стабілізатор суспензії, утримувач води, регулятор в'язкості та емульгатор у пастах та кремах [6,7,12,13]. Зазвичай для отримання MCC використовують очищену та частково деполімеризовану целюлозу. Звичайний процес приготування включає обробку альфа-целюлози надмірною кількістю мінеральних кислот. Різні ресурси на основі целюлози, які використовувались для приготування MCC, включають залишки біомаси олійної пальми [8,14], лушпиння рису [15], вату [12], мангостин [16], розель [17] тощо.

2. Характеристика

Для характеристики проміжних матеріалів та кінцевого продукту MCC використовувались різні складні методи.

2.1. Аналіз хімічних змін під час процедури

FTIR був проведений для розуміння хімічних змін під час виробництва MCC. Інфрачервоний спектрометр Perkin-Elmer 1600 використовувався для виявлення різних функціональних груп, введених під час процедури ізоляції. Спектри збираються спектрометром з 32 робочими сканами з роздільною здатністю 4 см -1 для кожного зразка в межах 650-4000 см -1. Функціональність інструмента "знайти пік" програмного забезпечення Nicolet (OMNIC, версія 5.01) була використана для визначення позицій значних піків пропускання при певному хвильовому числі.