Целлюлоза, получение целлюлозы, применение целлюлозы, состав бумаги, получение бумаги

Целлюлоза

Чистая целлюлозаЦеллюлоза или клетчатки (от лат. cellula — «клетка») — это вещества также имеющие непосредственное отношение к сахарам. Их молекулы связаны между собой водородными связями (слабое взаимодействие) и образованы из множества (от 2000 до 3000) остатков B-глюкозы. Целлюлоза — является основным составляющим компонентом любой растительной клетки. Она содержится в древесине, в оболочках некоторых плодов (например, семечек подсолнечника). В чистом виде целлюлоза — это порошок белого цвета, в воде не растворимый и не образующий клейстер. Чтобы оценить «на ощупь» чистую целлюлозу можно взять, например, хлопковую вату или белый пух тополей.
Это практически тоже самое.
Если сравнивать целлюлозу и крахмал, то крахмал лучше подвергается гидролизу. Гидролиз целлюлозы проводят в кислотной среде, при этом сначала образуется дисахарид целлобиоза, а затем глюкоза.
Целлюлозу широко применяют в промышленности, очитсив её, изготавливают всем нам знакомый целлофан (полиэтилен и целофан отличаются друг от друга на ощупь (целофан не кажется «жирным» и «шуршит» при деформации), а также искусственное волокно — вискозу (от лат. viscosus — «вязкий»).
Попадая в организм, дисахариды (например, сахароза, лактоза) и полисахариды (крахмал) под действием специальных ферментов гидролизуются с образованием глюкозы и фруктозы. Такое превращение можно легко произвести у себя во рту. Если долго жевать хлебный мякиш, то под действием фермента амилазы содержащийся в хлебе крахмал гидролизуется до глюкозы. При этом во рту возникает сладкий вкус.

Ниже представлена схема гидролиза целлюлозы
Гидролиз целлюлозы

Получение бумаги

Гидролиз крахмала

Чистая целлюлоза

Как Вы думаете,что входит в состав бумаги?! На сомом деле – это материал, который представляет собой очень тонко переплётённые волокна целлюлозы. Некоторые из таких волокон объединены водородной связью (связь, образующаяся между группами — OH – гидроксильная группа).
Способ получения бумаги во 2-м веке до нашей эры уже был известен в древнем Китае. На тот момент бумагу изготавливали из бамбука или хлопка. Позже – в 9 веке нашей эры этот секрет попал в Европу.
Для получения бумаги уже в средние века использовались льняные или хлопковые ткани.

Но только в 18 веке нашли наиболее удобный способ получения бумаги – из дерева. А такую бумагу, которой мы сейчас пользуемся, начали изготавливать лишь в 19 веке.

Главным сырьём для получения бумаги является целлюлоза. Сухое дерево содержит приблизительно 40% такой целлюлозы. Остальная часть дерева – это различные полимеры, состоящие из сахаров различных видов, в том числе фруктозы, сложных веществ – фенолспиртов, различных дубильных веществ, солей магния, натрия и калия, эфирных масел.

Получение целлюлозы

Получение целлюлозы связано с механической переработкой древесины и затем проведение химических реакций с опилками.
Хвойные деревья измельчают до мелких опилок. Эти опилки помещают в кипящий раствор, содержащий NaHSO₄ (гидросульфид натрия) и SO₂ (сернистый газ). Кипячение проводят при высоком давлении (0,5 МПа) и в течении длительного времени (около 12 часов).
При этом в растворе происходит химическая реакция, в результате которой получается вещество гемицеллюлоза и вещество лигнин (лигнин — это вещество, представляющее собой смесь ароматических углеводородов или ароматическую часть дерева), а также основной продукт реакции – чистая целлюлоза, которая выпадает в виде осадка в ёмкости, где проводится химическая реакция. Кроме того, в свою очередь лигнин взаимодействует с сернистым газом в растворе, в результате чего получается
этиловый спирт, ванилин, различные дубильные вещества, а также дрожжи пищевые.

Дальнейший процесс получения целлюлозы связан с измельчением осадка при помощи роллов, в результате чего получаются частицы целлюлозы около 1 мм. А когда такие частицы попадают в воду, то сразу набухают и образуют бумагу. На этом этапе бумага ещё не похожа на себя и выглядит, как взвесь волокон целлюлозы в воде.

На следующем этапе бумаге придают её основные свойства: плотность, цвет, прочность, пористость, гладкость, для чего в ёмкость с целлюлозой добавляют глину, оксид титана, оксид бария, мел, тальк и дополнительные вещества, связывающие волокна целлюлозы.
Дальше волокна целлюлозы обрабатывают специальным клеем на основе смолы и канифоли. В его состав входят резинаты. Если добавить в этот клей алюмокалиевые квасцы, то происходит химическая реакция и образуется осадок резинатов алюминия. Это вещество способно обволакивать целлюлозные волокна, что придаёт им влагонепроницаемость и прочность.
Получившаяся масса равномерно наносится на движущуюся сетку, где она отжимается и высыхает. Здесь уже формирование бумажное полотно.
Для придания бумаге большей гладкости и блеска её пропускают сначала между металлическими, а затем между плотными бумажными валами (проводят каландрирование), после чего бумагу режут на листы специальными ножницами.

Как вы думаете, почему со временем желтеет бумага!?

Оказывается, молекулы целлюлозы, которые были выделены из дерева, состоят из большого числа структурных единиц типа С₆Н₁₀О₅, которые под действием ионов атома водорода в течении определённого времени теряют между собой связи, что приводит к нарушению общей цепочки. При таком процессе бумага приобретает хрупкость и теряет свой первоначальный цвет. Ещё происходит, как говорят, подкисление бумаги.
Для того, чтобы восстановить разрушающуюся бумагу, применяют гидрокарбонат кальция Са(НСО₃)₂), который позволяет временно снизить кислотность.

Есть и другой – более прогрессивный способ, связанный с применением вещества диэтилцинка Zn(C₂H₅)₂. Но это вещество может самовоспламеняться на воздуха и даже в близости от воды!

Применение целлюлозы

Кроме того, что целлюлозу используют для производства бумаги, ещё пользуются очень полезным её свойством этерификации c различными неорганическими и органическими кислотами. В процессе таких реакций образуются сложные эфиры, которые и нашли применение в промышленности. При самой химической реакции связи, которыми связаны фрагменты молекулы целлюлоза, не разрываются, а получается новое химическое соединение с эфирной группой -COOR-.
Одним из важных продуктов реакции является ацетат целлюлозы, который образуется при взаимодействии уксусной кислоты (или её производных, например уксусного альдегида) и целлюлозы. Это химическое соединение широко используется для изготовления синтетических волокон, например, ацетатного волокна.

Ещё один полезный продукт — тринитрат целлюлозы. Он образуется при нитровании целлюлозы смесью кислот: концентрированной серной и азотной. Тринитрат целлюлозы широко используется при изготовлении бездымного пороха (пироксилина).
Существует ещё динитрат целлюлозы, который применяется для изготовления некоторых видов пластмасс и органических стекол.

Целлюлоза, свойства, получение и применение

Целлюлоза – природное высокомолекулярное органическое соединение, углевод, полисахарид с формулой (C₆H₁₀O₅)n.

Целлюлоза, формула, строение, вещество, характеристика:

Целлюлоза, клетчатка (фр. cellulose от лат. cellula – «клетка») – природное высокомолекулярное органическое соединение, углевод, полисахарид с формулой (C₆H₁₀O₅)n.

Молекулы целлюлозы представляют собой неразветвлённые цепочки из остатков β-D-глюкозы, соединённых гликозидными (водородными) связями β-(1→4).

Химическая формула целлюлозы (C₆H₁₀O₅)n либо [С₆Н₇О₂(ОН)₃]n.

Строение молекулы целлюлозы, структурная формула целлюлозы:

Молекула целлюлозы образована из множества (от нескольких сотен до десятков тысяч) остатков β-D-глюкозы, связанных между собой гликозидными (водородными) связями.

Молекула целлюлозы имеет линейное строение и склонна принимать вытянутую стержневую конформацию.

Так как макромолекула целлюлозы представляет собой смесь молекул (мономерных звеньев) с различной степенью полимеризации (т.е. числом мономерных звеньев в молекуле полимера), то она неоднородна по молекулярной массе. Целлюлоза из древесины имеет типичную длину цепи от 300 до 1700 единиц мономерных звеньев C₆H₁₀O₅, хлопок и другие растительные волокна, а также бактериальная целлюлоза имеют длину цепи от 800 до 10 000 единиц звеньев C₆H₁₀O₅.

Молярная масса мономерного звена целлюлозы С₆Н₁₀О₅ составляет 162,1406 г/моль

Целлюлоза – это растительный полисахарид, являющийся самым распространенным органическим веществом. Целлюлоза является главной составляющей частью и структурным материалом оболочки растительной клетки.  Кроме целлюлозы в состав клеточных оболочек входят еще несколько других углеводов, известных под общим названием гемицеллюлозы (ксилан, маннан, галактан, арабан и др.).

Внешне целлюлоза в чистом виде представляет собой белое твердое волокнистое вещество, без вкуса и запаха.

Волокна целлюлозы обладают высокой механической прочностью.

Целлюлоза не растворяется в воде, слабых кислотах и большинстве органических растворителей. Растворяется в некоторых растворителях, например, в водных смесях комплексных соединений гидроксидов переходных металлов (Сu, Cd, Ni) с NH₃ и аминами, в серной и ортофосфорной кислотах, а также в аммиачном растворе гидроксида меди (II) – реактиве Швейцера.

Хорошо впитывает воду из-за наличия гидроксильных групп в своем составе.

Подвергается разложению при участии микроорганизмов и при действии ультрафиолетовых лучей.

Не разрушается при нагревании до 200 ^оС.

Различные виды целлюлозы (из различных растительных материалов) структурно неоднородны, т.к. расстояние между молекулами  или звеньями молекул целлюлозы, а также взаимное расположение этих молекул  могут быть различны. Соответственно изменяются прочностные связи между молекулами, а также физические и химические свойства различных видов целлюлозы. Свойства также зависят от количества звеньев в молекуле целлюлозы (т.е. от степени полимеризации). Например, чем больше расстояние между молекулами или звеньями молекул и чем меньше прочность связи между ними, тем больше гигроскопичность целлюлозы, ее окрашиваемость, более реакционноспособна в процессах этерификации, протекающих в кислой среде, и т.д. Целлюлоза со степенью полимеризации менее 1000 растворима в концентрированной ортофосфорной кислоте, а целлюлоза со степенью полимеризации ниже 200 – также и в 10-12 % растворе гидроксида натрия.

Нахождение целлюлозы в природе:

В чистом виде в природе не содержится.

Целлюлоза образуется в растениях (в т.ч. водорослях) в результате сложных биохимических реакций в процессе фотосинтеза из простейших углеводов. Она представляет собой составную часть оболочки клеток растений, обеспечивая механическую прочность и эластичность растительной ткани.

В большом количестве целлюлоза содержится в волокнах хлопка – 95-98 %, льна – 60-85 %, в тканях древесины – 40-55 %, в растительных остатках, попадающих в почву (листьях, стеблях и пр.), – 40-90 %, в соломе – до 30 %.

Целлюлоза также встречается у грибов и животных: у некоторых простейших и у оболочников (Tunicata). У последних она выделяется клетками наружных покровов и образует наружную оболочку, или тунику, животного.

Целлюлоза вырабатывается  также некоторыми бактериями, например, бактериями рода Acetobacter.

Физические свойства целлюлозы:

Наименование параметра:	Значение:
Цвет	белый
Запах	без запаха
Вкус	без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм. )	твердое вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3	1,52-1,54
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3	1520-1540
Температура разложения, °C	210
Температура плавления, °C	467
Температура кипения, °C	—
Температура воспламенения, °C	275
Температура самовоспламенения, °C	420
Удельная теплота сгорания, МДж/кг	16,40
Молярная масса мономерного звена целлюлозы С6Н10О5, г/моль	162,1406

Химические свойства целлюлозы. Химические реакции целлюлозы:

Из-за наличия трёх гидроксильных групп в каждом звене целлюлоза проявляет свойства многоатомных спиртов, поэтому для нее характерны все химические реакции, свойственные спиртам: образование простых и сложных эфиров органических и неорганических кислот, получение щелочной целлюлозы и др.

Основные химические реакции целлюлозы следующие:

1. гидролиз целлюлозы:

(C₆H₁₀O₅)_n    +   nH₂O → nC₆H₁₂O₆ (t°, H₂SO₄).

(целлюлоза)                      (глюкоза)

В результате реакции образуется глюкоза.

2. реакция нитрования целлюлозы (т.е. реакция целлюлозы с азотной кислотой).

3. реакция этерификации целлюлозы с уксусной кислотой.

4. реакция пиролиза целлюлозы:

При температуре выше 350 °C в отсутствии кислорода целлюлоза подвергается пиролизу (также называемому “термолизом”), разлагаясь на твердый уголь, пары, аэрозоли и газы, такие как углекислый газ и пр. продукты сложного строения.

5. реакция горения целлюлозы:

(C₆H₁₀O₅)_n + 6nO₂ → 6nCO₂ + 5nH₂O (t°).

В результате реакции происходит полное окисление целлюлозы до углекислого газа и воды.

Производство и получение целлюлозы:

Поскольку в природе в чистом виде целлюлоза не содержится, а, как правило, образуется в растениях, то ее в основном получают из древесины. Производство (получение) целлюлозы является одним из этапов производства бумаги.

Содержание целлюлозы в древесине составляет порядка 40-55 %. Остальное  – гемицеллюлоза (ксилан, маннан, галактан, арабан и др.) и лигнин. Лигнин (от лат. lignum – дерево, древесина) – это вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток, и представляющее собой смесь  ароматических полимеров родственного строения. На лигнин приходится от 18 до 24 % массы древесины лиственных пород и 23-50 % массы хвойных пород. Причем (лигнин) последний выполняет функцию связующего вещества между волокнами целлюлозы.

Если образно сравнить древесину с железобетоном, то получается, что волокна целлюлозы, обладающие высокой прочностью на растяжение, подобны арматуре в железобетоне, а лигнин, обладающий высокой прочностью на сжатие, – бетону.

Гемицеллюлоза в древесине выполняет функцию укрепления волокон целлюлозе.  Она представляет собой растительные гомо- и гетерополисахариды с меньшей, чем у целлюлозы, молекулярной массой (10 000-40 000 г/моль), состоящие из остатков разных пентоз и гексоз.

Целлюлоза получается (выделяется) из древесины двумя методами: механическим и химическим. При любом методе получения целлюлозы древесина предварительно измельчается в щепу.

Механический метод получения целлюлозы:

При механическом методе получения целлюлозы древесную щепу, как правило, истирают или размалывают в водной среде в присутствии специальных реагентов. Под действием воды, тепла и специальных реагентов лигнин размягчается, и древесина распадается на отдельные волокна. Затем волокна очищаются. Однако полностью лигнин из полученных волокон не удаляется, а остается на поверхности и внутри них, что сказывается на качестве полученной целлюлозы и в будущем – на получаемых бумажных листах.

Выход «механической» древесной массы получается достаточно высоким.

Бумажные листы из «механической» древесной массы имеют низкую плотность, высокую твердость и жесткость, а также цвет исходной древесины.

Химический метод получения целлюлозы:

Химический метод получения целлюлозы заключается в том, что древесную щепу помещают в кипящий раствор, где варят в  течении длительного времени.

По типу применяемых реагентов различают несколько способов варки древесной щепы:

• сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль, например, гидросульфит натрия. Варка происходит при повышенной температуре и давлении. Этот способ варки применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты;
• натронный. Используется раствор гидроксида натрия. Данным способом получают целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений;
• сульфатный. Наиболее распространённый способ на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия. Данный способ  пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья.

В процессе варки получают техническую целлюлозу, которая выпадает в осадок, а лигнин взаимодействует с варочным раствором, в результате чего получаются различные химические вещества (кормовые дрожжи, сульфатный лигнин, сульфатное мыло, фитостерин, талловое масло, канифоль, сернистые соединения, метанол, скипидар и пр.).

Техническая целлюлоза для удаления гемицеллюлозы и облагораживания обрабатывается холодным или горячим раствором щелочи, а для удаления остаточного лигнина – хлором, озоном, кислородом, пероксидом водорода, после чего – щелочью. Процесс удаления лигнина также называется отбелкой целлюлозы и имеет цель придание ей белизны.

В итоге получается чистая целлюлоза. Общий объем получаемой химическим способом целлюлозы зависит от способа варки, а так же от вида древесины. Выход составляет от 40 до 65 %.

В отличие от целлюлозы, полученной механическим способом, целлюлоза, полученная химическим способом, имеет белый цвет, большую длину волокон, становится более гибкой.

Применение целлюлозы:

• для производства бумаги и картона,
• в качестве наполнителя в таблетках в фармацевтике,
• для получения искусственных волокон (вискозного, ацетатного, медно-аммиачного шёлка, искусственного меха),
• для изготовления тканей (хлопок, который большей частью состоит из целлюлозы – 95-98 %),
• для производства пластмасс, оргстекла, кино и фото пленок и пр.,
• для производства лаков,
• для производства порохов,
• для изготовления нитей, канатов,
• получение глюкозы, этилового спирта.

Источник публикации

Читайте также

Балтийская целлюлоза — Получение и использование целлюлозы в бумажной промышленности

Получение целлюлозы

Промышленным методом целлюлозу получают методом варки щепы на целлюлозных комбинатах. По типу применяемых реагентов различают следующие способы варки целлюлозы:

Кислые:

Сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль, например, гидросульфит натрия. Этот метод применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты. 

В настоящее время сульфитным способом варки получают 5-6% мирового объема целлюлозы. Выход целлюлозы при сульфитной варке:

• Лиственная – 47-48%
• Хвойная – до 52%

Щелочные:

Натронный. Используется раствор гидроксида натрия. Натронным способом можно получать целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений. Преимущество данного метода — отсутствие неприятного запаха соединений серы, недостатки — высокая стоимость получаемой целлюлозы.

Сульфатный. Наиболее распространённый метод на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия, и называемый белым щёлоком. Своё название метод получил от сульфата натрия, из которого на целлюлозных комбинатах получают сульфид для белого щёлока. Метод пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья. 

В настоящее время сульфатным способом варки получают 90% мирового объема целлюлозы. Выход целлюлозы при сульфатной варке:

• Лиственная – до 53%
• Хвойная – 48%

Доминирующее положение сульфатного процесса по сравнению с другими способами варки, помимо высоких прочностных характеристик сульфатной целлюлозы, объясняется следующими преимуществами:

• Более низкие требования к породному составу и качеству древесного сырья; использование лиственной и хвойной древесины, а также, отчасти, древесных отходов;
• Малое время варки;
• Отработанные процессы регенерации тепла и варочного раствора, минимизация отходов, а также производство ценных побочных продуктов.
• Образование характерных дурнопахнующих газовых выбросов;
• Более низкий выход хвойной целлюлозы;
• Тёмный цвет небелёной целлюлозы и трудности её последующей отбелки;
• Высокие первоначальные капитальные затраты на новое производство.

У сульфатной целлюлозы также более высокие бумагообразующие свойства: её волокна более гибки, она обладает лучшими механическими показателями. Бумага из неё более плотная, термостойкая, менее подвержена деформации. В то же время, именно эти свойства затрудняют набухание и размол сульфатного волокна при переработке.

Использование целлюлозы в бумажной промышленности

Целлюлоза сульфатная хвойная небелёная предназначена для производства высокопрочных тарных и упаковочных видов бумаги и картона: мешочная бумага, электротехническая бумага (кабельная бумага, электроизоляционная бумага и пр.), картоны технического назначения.

Целлюлоза сульфатная хвойная белёная предназначена для производства пергамина, жиропрочного пергамента, упаковочной бумаги; производства санитарно-гигиенической продукции (подгузники и т.д.).

Сульфатная целлюлоза беленая хвойная+лиственная предназначена для произсодства бумаги для печати (офсетной, писчей), ватманов, акварельной бумаги, обойной бумаги.

Полуцеллюлоза сульфатная лиственная небелёная (нейтральная) предназначена для производства бумаги для гофрирования, упаковочного картона.

20.07.2020

Поставки хлопковой целлюлозы. Полезная информация от компании Navichem

Дата публикации: 30.03.2020 00:00

Хлопковая целлюлоза – это очищенный и тщательно переработанный волокнистый материал рыхлой консистенции. Он содержит высокую концентрацию альфа-целлюлозы, имеет белый цвет и синтезируется путем щелочной обработки линта. В последующем целлюлозу отбеливают и высушивают. Данный материал должен соответствовать производственному ГОСТ-стандарту. Качественная целлюлоза не должна содержать посторонних примесей и включений.

Разновидности целлюлозы

Целлюлоза производится в нескольких видах:

• рыхлая;
• листовая;
• рулонная.

Целлюлоза может быть беленой и небеленой, она может использоваться для производства обычной, специализированной и высокономинальной бумаги.

Свойства

Хлопковая целлюлоза – рыхлый волокнистый материал белого цвета. Она не токсична, не имеет запаха. Волокна целлюлозы не растворяются в воде, не деформируются от действия органических растворителей. В щелочной среде волокна набухают, в кислой – их поверхность легко смачивается. Минеральные кислоты гидролизуют целлюлозу в сахара.

Сферы использования

Целлюлоза широко используется в производстве и в быту в качестве сырья для:

• изготовления бумаги;
• производства нитроцеллюлозы, фенопласта;
• производства искусственных волокон;
• синтеза добавок, используемых для пищевой и косметической промышленности.

Хлопковая целлюлоза относится к веществам, обладающим повышенной горючестью. При работе с материалом необходимо остерегаться вероятности возгорания (работать вдали от источников огня, легковоспламеняющихся жидкостей, искрящихся предметов). Склады, на которых хранится целлюлоза, не отапливаются, что связано с опасностью возгорания штабелированного материала.

Интересные статьи

Статья

25.05.2021
0

Перспектива использования холодного асфальта в России

Холодный асфальт — современный материал для дорожного строительства. Используется для ремонта автомагистралей, площадок с а/б покрытием, городских улиц, дворовых территорий, подъездных…

Статья

31.03.2021
0

Бентонит для ГНБ

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) — экономичная и малозатратная по ресурсам технология прокладки коммуникаций и добычи полезных ископаемых. ГНБ позволяет выполнять работы под…

Статья

24.02.2021
0

Битум строительный 90/10

Битум (или «земляная смола») относится к наиболее распространенным строительно-инженерным материалам, известным еще со времен Древнеегипетского и Шумерского царств. В течение…

Статья

23.12.2020
0

Применение гильсонита в битуме и дорожных смесях

Органический минерал гильсонит (или природный асфальт) в последние десятилетия активно применяется как в геологии, так и в дорожно-строительной сфере: при формировании покрытий…

Статья

10.07.2020
19

Диоксид кремния для сельского хозяйства

Диоксид кремния способствует увеличению количество подвижных фосфатов в различных грунтах. Поэтому он применяется фермерами при предпосевной обработке почвы и семян, а также при…

Статья

23.06.2020
53

Диоксид кремния — SiO2

— синтетическое вещество, полученное путем нагревания кремния до +500 С. Представляет собой бесцветные твердые кристаллы. Используется в…

Статья

22.06.2020
59

Битум 100/130 — смесь углеводородов со специальными добавками, выпускаемая по лицензированной технологии «Битурокс» в соответствии с ГОСТ 22245-90. Материал широко используется в…

Статья

13.04.2020
121

Битум дорожный БНД 60/90

Битум дорожный БНД 60/90 – это качественный продукт переработки нефти, содержащий в своем химическом составе высокомолекулярные углеводороды и их производные (неметаллические),…

Статья

13.04.2020
103

Дизельное топливо Евро-5

Дизельное топливо Евро-5 считается безопасным и универсальным нефтяным продуктом высокой очистки, который идеально подходит для отечественных и иностранных автомобилей. При этом год…

Страница не найдена — Портал Продуктов Группы РСС

Сообщите нам свой адрес электронной почты, чтобы подписаться на рассылку новостного бюллетеня. Предоставление адреса электронной почты является добровольным, но, если Вы этого не сделаете, мы не сможем отправить Вам информационный бюллетень. Администратором Ваших персональных данных является Акционерное Общество PCC Rokita, находящееся в Бжег-Дольном (ул. Сенкевича 4, 56-120 Бжег-Дольный, Польша ). Вы можете связаться с нашим инспектором по защите личных данных по электронной почте: .

Мы обрабатываем Ваши данные для того, чтобы отправить Вам информационный бюллетень — основанием для обработки является реализация нашей законодательно обоснованной заинтересованности или законодательно обоснованная заинтересованность третьей стороны – непосредственный маркетинг наших продуктов / продуктов группы PCC .

Как правило, Ваши данные мы будем обрабатывать до окончания нашего с Вами общения или же до момента, пока Вы не выразите свои возражения, либо если правовые нормы будут обязывать нас продолжать обработку этих данных, либо мы будем сохранять их дольше в случае потенциальных претензий, до истечения срока их хранения, регулируемого законом, в частности Гражданским кодексом.

В любое время Вы имеете право:

• выразить возражение против обработки Ваших данных;
• иметь доступ к Вашим данным и востребовать их копии;
• запросить исправление, ограничение обработки или удаление Ваших данных;
• передать Ваши персональные данные, например другому администратору, за исключением тех случаев, если их обработка регулируется законом и находится в интересах администратора;
• подать жалобу Президенту Управления по защите личных данных.

Получателями Ваших данных могут быть компании, которые поддерживают нас в общении с Вами и помогают нам в ведении веб-сайта, внешние консалтинговые компании (такие как юридические, маркетинговые и бухгалтерские) или внешние специалисты в области IT, включая компанию Группы PCC .

Больше о том, как мы обрабатываем Ваши данные Вы можете узнать из нашего Полиса конфиденциальности.

Природа предлагает экологически чистую альтернативу невоспроизводимым материалам

Помимо повышения прочности бумаги и картона, бетона и пластмассы, свойства наноцеллюлозы используются для улучшения качества пенопластов и гелей, текстиля и адгезивов. Наноцеллюлозные композиты могут разрабатываться в качестве прочных, легких и дешевых альтернатив невоспроизводимому углеродному волокну и стеклопластику², и, кроме того, они предлагают экологически безопасную альтернативу пластмассам на основе ископаемого топлива, которые в настоящее время используются для производства таких разнообразных продуктов, как пластиковые стулья и мусорные баки, а также компоненты для автомобилей и самолетов². Целлюлозные нанокристаллы (CNC) можно использовать для изготовления больших экранов и солнечных панелей или даже для производства батарей и суперконденсаторов или интеллектуальных материалов, которые реагируют на такие внешние раздражители, как тепло, свет, электричество, pH или давление^3,4. Наноцеллюлоза также может стать основой совершенно новых фармацевтических материалов для доставки лекарственных средств, биодатчиков, диагностических устройств и даже косметики². 

И поскольку наноцеллюлозу можно получать из любого растительного источника, включая такие сельскохозяйственные отходы, как пшеничная солома, мы можем однажды написать что-нибудь на бумаге, которая была произведена без использования древесины или даже воды³.

Параллельно с продолжением исследований и разработок, ориентированных на применение наноцеллюлозы в конечных продуктах, специалисты индустриального сектора также разрабатывает устойчивые, экономичные и эффективные технологии производства наноцеллюлозных исходных материалов для промышленного и медицинского применения. Конечной целью является разработка устойчивых и экологически обоснованных методов промышленного производства, которые минимизируют использование энергии и ресурсов и уменьшают количество отходов. 

Новые применения целлюлозы и наноцеллюлозы

​Целлюлоза — самый распространенный, нетоксичный, биоразлагаемый,
возобновляемый природный биополимер на Земле. Она давно и широко
используется для производства материи, бумаги, пороха, наполнителя, в
том числе и таблеток. Недавно новые применения нашла ее разновидность —
наноцеллюлоза.

Повозка для лекарства
Учеными из Института химии растворов им. Г. А. Крестова РАН совместно с
коллегами из Шведского университета сельскохозяйственных наук было
предложено использовать наноразмерные частицы в составе
высокоэффективных и недорогих антибактериальных систем. В частности,
разработаны гибридные материалы на основе наноцеллюлозы и наночастиц
диоксида титана, перспективные в качестве систем доставки лекарственных
препаратов различных классов и их пролонгируемого и контролируемого
высвобождения.

Связывание диоксида титана с наноцеллюлозой
посредством молекулярных мостиков обеспечивает медленное высвобождение
ряда лекарственных препаратов, причем концентрация высвобожденного
препарата в течение длительного времени остается постоянной. Полученные
композитные наноматериалы обладают хорошими антибактериальными
свойствами в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий.
Предполагается, что такие материалы найдут широкое применение в качестве
антимикробных покрытий, мембран, ранозаживляющих пластырей.

Комозитный антибиотик
Недавние разработки ученых из Института общей и неорганической химии
им. Н. С. Курнакова РАН продемонстрировали высокую эффективность
некоторых наночастиц оксидов металлов в качестве веществ, которые сами
по себе способны подавлять рост и развитие микроорганизмов, не обладая
выраженной токсичностью по отношению к клеткам млекопитающих.

На основании этого наблюдения в рамках совместных исследований,
выполняемых молодыми учеными из ИОНХ РАН и ИХР РАН, предполагается
использовать биополимерную матрицу на основе наноцеллюлозы для включения
наночастиц металлов и их оксидов с целью создания «наноантибиотиков»
нового поколения.

Уже первые эксперименты показали, что пленки,
состоящие из наноцеллюлозы и наночастиц оксида вольфрама, обладают
высокой антибактериальной активностью и по меньшей мере могут быть
использованы для создания антибактериальных фотохромных покрытий нового
поколения.

Но программа-максимум гораздо шире. Прогрессирующая
резистентность людей к антибиотикам представляет собой одну из наиболее
серьезных медицинских и социально-экономических проблем для большинства
стран, независимо от уровня их экономического развития. Выявлены так
называемые «супербактерии», содержащие фермент NDM-1, который делает их
устойчивыми ко всем известным антибактериальным препаратам.
Многочисленные исследования показывают, что решить проблему за счет
разработки новых антибиотических препаратов по старым схемам уже
невозможно. Нанооксидные антибактериальные препараты могут стать одним
из выходов из этого тупика.

Работа поддержана грантом РНФ
N18-73-10150 в рамках президентской программы исследовательских
проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

(PDF) Источники целлюлозы и их применение — Обзор

Devabaktuni Lavanya et al. / IJDFR volume 2 Issue 6, Nov.-Dec.2011

35 Devabaktuni Lavanya et al. / IJDFR volume 2 Issue 6, Nov.-Dec.2011

[9]. Вашингтон (2000). Weiner, Myra L .; Лоис А. Коткоски (2000). Токсичность и безопасность наполнителей. Нью-Йорк;

Деккер. п. 210.

[10].Акира И.: Химическая модификация целлюлозы. в «Древесной и целлюлозной химии» (ред .: Hon D. N-S., ​​

Shiraishi N.) Марсель Деккер, Нью-Йорк, 599–626 (2001).

[11] Коннер А. Х .: Эксклюзионная хроматография целлюлозы и производных целлюлозы. в «Handbook of Size

Exclusion Chromatography» (ed .: Wu C-S.) Marcel Dekker, New York, 331–352 (1995).

[12] Куга С., Браун Р. М. Младший: Мечение серебром восстанавливающих концов бактериальной целлюлозы.Углеводы

Research, 180, 345–350 (1988).

[13] Саксена И. М., Боун Р. М .: Биосинтез целлюлозы: современные взгляды и развивающиеся концепции. Анналы ботаники,

96, 9–21 (2005).

[14] Ланган П., Нишияма Ю., Чанзи Х .: Пересмотренная структура и система водородных связей в целлюлозе II.

Из анализа дифракции нейтронов в волокне. Журнал Американского химического общества, 121, 9940–9946 (1999).

[15] Вада М., Хеукс Л., Isogai A., Nishiyama Y., ChanzyH. Сугияма Дж .: Улучшенные структурные данные

целлюлозыIIII, приготовленной в сверхкритическом аммиаке. Macromolecules, 34, 1237–1243 (2001).

[16] Шанзи Х., Винсендон М., Хенриссат Б. и Таннер С. Ф., Белтон П. С .: Твердотельный 13C-ЯМР и электронная микроскопия

микроскопия обратимого преобразования целлюлозы I-целлюлоза IIII в Валонии. Carbohydrate Research,

160, 1–11 (1987).

[17] Булеон А., Шанзи Х.: Монокристаллы целлюлозы IVII. Приготовление и свойства. Journal of Polymer

Science: Polymer Physics Edition, 18, 1209–1217 (1980

[18] Klemm D., Heublein B., Fink HP. Bonn A .: Целлюлоза: очаровательный биополимер и экологически чистое сырье

. Angewandte Chemie, International Edition, 44, 3358–3393 (2005)

[19] Brown, RM Position Paper: (1995) Microbial Cellulose: A New Resource for Wood, Paper, Textile,

Food and Speciality Products.Техасский университет, http: / / www. Ботаника. utexas.

edu / facstaff / facpsages / mbrown / position1.htm

[20] Балтер М. (2009). Одежда создает (Ху) Человека. Наука, 325 (5946): 1329.

[21] Квавадзе Э., Бар-Йосеф О., Белфер-Коэн А., Боаретто Э, Джакели Н., Мацкевич З., Мешвелиани Т.

(2009). Волокна дикого льна возрастом 30 000 лет. Science, 325 (5946): 1359

[22] Журнал Whole Earth, № 90, лето 1997 г.

[] 23] Фарм ян ян, Ддудуку кришнях, Мариани раджин, Аванг боно * Извлечение целлюлозы из ядра пальмы

торт с использованием жидкофазного окисления.Журнал технических наук и технологий Vol. 4, No. 1 (2009) 57 —

68.

[24] .M.Mnuruddin, A. Chowdhury, SAHaque, M.Rahman, * SFFarhad, ** M.Sarwar jahan * и A.

Quaiyyum. Экстракция и характеристика целлюлозных микрофибрилл из сельскохозяйственных отходов в комплексном целлюлозно-химическом комплексе

biorefinery Initiative. техн., 45 (5-6), 347-354 (2011).

Применение целлюлозы в пищевой промышленности: обзор: глава книги по науке и технике

Полисахарид целлюлозы является наиболее важным компонентом растений с удивительной структурой и свойствами.Несмотря на происхождение, целлюлоза представляет собой линейный гомополимер ß- (1-4) -связанных звеньев D-глюкопиранозы, различающихся в основном чистотой, степенью полимеризации (DP) и индексом кристалличности. Этот линейный гомополимер с жесткой цепью характеризуется своей гидрофильностью, хиральностью, способностью к биологическому разложению, широкой способностью к химическому модифицированию и образованием полукристаллических волокон различной морфологии. Эта глава призвана показать наиболее важные применения целлюлозы в пищевых продуктах, представив другие производные целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, и новые формы целлюлозы, такие как бактериальная целлюлоза.Новые рубежи, включая экологически чистые технологии целлюлозного волокна для упаковки пищевых продуктов, бактериальную целлюлозу в пищевых продуктах и ​​другие применения в качестве загустителя, стабилизатора, гелеобразующего агента, суспендирующего агента, были обозначены с будущими целями, стратегиями и перспективами исследований целлюлозы и ее приложений.

Наверх

Введение

В последние годы целлюлоза стала популярной пищевой добавкой благодаря своим уникальным химическим и физическим свойствам. Целлюлоза — самый распространенный природный полимер в мире, и ее свойства использовались человечеством на протяжении тысячелетий, особенно для производства продуктов для таких секторов, как бумага, текстиль, строительство, новые материалы, фармацевтика, косметика, продукты питания, покрытия и клеи, прокладки и упаковка.Даже другие потенциальные применения этого возобновляемого ресурса все чаще становятся предметом охоты (Klemm et al., 2005), особенно из-за нехватки ископаемых ресурсов (Martins et al., 2009).

Целлюлоза представляет собой линейный полимер, состоящий из звеньев β-D-глюкопиранозы, связанных (1-4) гликозидными связями, образующими цепи (Klemm et al., 2005) с приблизительно 10 000 — 15 000 звеньями (в природной целлюлозе) (O’sullivan, 1997). Структура целлюлозной цепи показана на рисунке 1. Три гидроксильные группы в экваториальном положении в каждой глюкозной единице отвечают за ее супрамолекулярную структуру, которая определяет многие из ее химических и физических свойств.Гидроксильные группы могут быть модифицированы химическими реакциями с образованием этерифицированных волокон с DS (степенью замещения) от 0,002 до 0,41; и во всех случаях поверхность целлюлозы приобретает высокую гидрофобность (Tomé et al., 2011).

Рисунок 1.

Структура цепочки целлюлозы

С помощью методов определения характеристик, таких как инфракрасная спектроскопия, дифракция рентгеновских лучей и ядерный магнитный резонанс ¹³ C, стало возможным установить образование внутримолекулярных водородных связей между гидроксильной группой C3 единицы глюкозы и кислородом. пиранозного кольца непрерывной глюкозы.Формирование внутримолекулярных и межмолекулярных водородных связей показано на рисунке 2. Они ответственны за относительную жесткость молекулы целлюлозы, что отражается в высокой тенденции кристаллизоваться в параллельном расположении и способности образовывать фибриллярные структуры (Krassig, 1993; Fengel & Wegener , 1984).

Рисунок 2.

Формирование внутримолекулярных и межмолекулярных водородных связей между двумя соседними молекулами целлюлозы

Следовательно, молекулы имеют тенденцию организовываться в отдельные нанофибриллы целлюлозы шириной от 2 до 5 нм у высших растений, от 2 до 4 нм для бактериальной целлюлозы и от 15 до 30 нм для водорослей ( Мешицукэ и Исогай, 1995).Внутри нанофибрилл цепи образуют кристаллические домены с различным расположением, что приводит к нескольким полиморфизмам (I, II, III и IV), в которых каждая элементарная ячейка имеет определенную дифракционную картину. Наиболее распространенным полиморфизмом является целлюлоза I в природной целлюлозе, и она может быть обратимо или необратимо преобразована в другие полиморфизмы путем химической, физической и термической обработки. Преобразование между различными полиморфизмами целлюлозы показано на рисунке 3.

Рисунок 3.

Преобразования между различными полиморфизмами целлюлозы

Технология производства нановолокна целлюлозы и разработка приложений | Исследовательская лаборатория целлюлозных нановолокон (CNF)

Чтобы открыть новые возможности для древесины, возобновляемого источника, мы расширяем наши области от технологии варки целлюлозы до нанотехнологий, продолжая разработку целлюлозного нановолокна.

В апреле 2013 года мы создали Исследовательскую лабораторию CNF (ранее CNF Business Promotion Office) в рамках нашего отдела исследований и разработок.
Затем, в октябре 2013 года, мы открыли первый предкоммерческий завод в Японии на нашем заводе в Ивакуни в качестве полномасштабного предприятия по производству целлюлозного нановолокна путем химической обработки с годовой производственной мощностью более 30 тонн.

В апреле 2017 года мы запустили крупномасштабное производство УНВ на заводе Ishinomaki. Крупномасштабное производство CNF на заводе Ishinomaki может производить CNF, полностью нанодисперсный с однородной шириной волокон от 3 до 4 нм, из древесной массы, химически обработанной методом каталитического окисления TEMPO (см. Примечание 1).УНВ, окисленные ТЕМПО, отличаются своей прозрачностью и возможностью добавления различных функций. Кроме того, после фабрики Ishinomaki мы запустим в июне 2017 года в эксплуатацию демонстрационную установку по производству CNF-армированного пластика (см. Примечание 2) на фабрике Fuji (Fuji City, Shizuoka), а также в эксплуатацию большого — крупномасштабное производство CNF, которое будет введено в практическое использование в качестве пищевых и косметических добавок (см. Примечание 3) на заводе Gotsu Mill (Gotsu City, Shimane) в сентябре 2017 года.Как комплексная компания по производству биомассы, формирующая будущее с помощью деревьев, Nippon Paper Industries немедленно создаст технологии производства CNF, подходящие для различных применений, и систему для коммерческих поставок, а также создаст рынки для новых материалов и CNF.

Крупномасштабное производство УНВ на заводе Исиномаки

Примечание 1: Химическая денатурация целлюлозы на основе ТЕМПО-катализа.Этот метод был разработан главным образом профессором Акирой Исогай из отдела биоматериалов Высшей школы сельского хозяйства и наук о жизни Токийского университета. С помощью этого метода целлюлозу легко разрушить, и можно создать нановолокно одинаковой ширины.

(Примечание 2) Пластмасса, армированная CNF, производится путем смешивания CNF с пластиком, таким как полипропилен (PP), полиэтилен (PE), нейлон и другие пластмассы, что обеспечивает дополнительную прочность.

(Примечание 3) Микрофибрилловая целлюлоза с шириной волокна от нескольких до десятков нанометров, произведенная из древесной массы, химически модифицированной с использованием технологии производства карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), которая уже продается в качестве пищевых добавок.

Что такое нановолокно целлюлозы?

Нановолокно целлюлозы, изготовленное из древесного волокна (пульпы), которое было дефибрировано до наноуровня в несколько сотых микрона и меньше, является самым передовым материалом биомассы в мире. Поскольку материал получен из растительных волокон, он оказывает незначительное воздействие на окружающую среду при его производстве и утилизации. Среди его выдающихся характеристик он легкий, имеет такой же высокий модуль упругости, как и у высокопрочного арамидного волокна, демонстрирует тепловое расширение наравне со стеклом и обладает высокими барьерными свойствами по отношению к кислороду и другим газам.

Связь деревьев и нановолокна целлюлозы

Деревья состоят из древесных волокон, которые, в свою очередь, состоят из нановолокон целлюлозы, скоплений молекул целлюлозы.

Характеристики и области применения целлюлозного нановолокна

Благодаря своей морфологии и характерным физическим свойствам нановолокно целлюлозы рассматривается как многообещающий материал для использования во множестве областей, включая фильтрующий материал, упаковочный материал с высоким газовым барьером, электронные устройства, продукты питания, медицину, косметику и здравоохранение.

Нам удалось коммерциализировать высокоэффективные антибактериальные и дезодорирующие листы с использованием CNF с методом каталитического окисления TEMPO. Nippon Paper Crecia Co., Ltd. (президент: Ясунори Нанри), компания Группы, начала продавать серию «Hada Care Acty» в качестве подгузников для взрослых как первый в мире продукт, изготовленный из функциональных листов CNF. Кроме того, Crecia теперь продает серию «Poise» в виде прокладок при легком недержании, изготовленных из однотипных листов CNF.

Продукция Nippon Paper Crecia Co., Ltd., используя лист с антибактериальным и дезодорирующим действием, который получают путем практического использования TEMPO-окисленного CNF.

(слева: серия «Hada Care Acty», справа: серия «Poise»)

Характеристики

1. 1.

   Легкий и сильный

2. 2.

   Ультратонкие волокна (ширина волокна: около 3 нм)

3. 3.

   Большая удельная поверхность

4. 4.Низкое тепловое расширение

1. 5.

   Высокие газобарьерные свойства

2. 6.

   Обладает характеристической вязкостью в воде.

3. 7.

   Экологически чистый материал из биомассы

Обзор целлюлозных наноматериалов, их возможностей и применения

U.S. Forest Service
Забота о земле и служение людям

Министерство сельского хозяйства США

1. Обзор целлюлозных наноматериалов, их возможностей и применения

   Описание

   Целлюлозные наноматериалы (CN) — это новый класс целлюлозных частиц со свойствами и функциями, отличными от молекулярной целлюлозы и древесной массы, и в результате они становятся разработан для применений, которые когда-то считались невозможными для целлюлозных материалов.Импульс в исследованиях и разработках CN растет, и коммерциализация в этой области происходит из-за уникального сочетания характеристик (например, высоких механических свойств, устойчивости и потенциала крупномасштабного производства) и полезности в широком спектре применений материалов (например, в качестве дополнительных, самоподдерживающихся структур и шаблонных структур), которые предлагают CN. Несмотря на проблемы, характерные для разработки материалов, производство ХН и почти ХН наращивается с экспериментального масштаба до промышленных демонстрационных испытаний, и первые коммерческие продукты начинают появляться на рынке.В этом обзоре представлен широкий обзор ХН и их возможностей, которые открывают новые области применения материалов на основе целлюлозы.

   Примечания к публикации

   • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и прикрепить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
   • Эта статья была написана и подготовлена ​​служащими правительства США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.

   Цитирование

   Мун, Роберт Дж.; Schueneman, Грегори Т .; Симонсен, Джон. 2016. Обзор целлюлозных наноматериалов, их возможностей и применения. Журнал Общества минералов, металлов и материалов (TMS). JOM. 68 (9): 2383-2394.

   Процитировано

   Ключевые слова

   наноматериалы целлюлозы, нанокристаллы целлюлозы, нанофибриллы целлюлозы, приложения

   Связанный поиск

   ---

   XML: Просмотр XML

Показать больше

Показать меньше

https: // www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/52601

Недавно обнаруженная целлюлоза может найти применение от энергетики в медицине

Марк Голден

Целлюлоза, производимая растениями, водорослями и некоторыми бактериями, представляет собой обширную молекулу, участвующую в производстве сотен продуктов, от бумаги до тканей и возобновляемых строительных материалов. Это также один из исходных материалов для производства этанола, обычной топливной добавки и возобновляемого источника топлива.

Профессор химии Линетт Цегельски (слева) и докторант Вирия
Тхонгсомбун перед ЯМР-спектрометром в лаборатории Чегельски.(Изображение
предоставлено Сабриной Верби)

Теперь ученые из Стэнфорда обнаружили в бактериях новый тип целлюлозы, обладающий свойствами, которые могут сделать ее лучше традиционной целлюлозы для топлива и других материалов или для лучшего понимания и лечения бактериальных инфекций. Они описывают эту модифицированную целлюлозу, называемую pEtN, и ее возможные применения в выпуске Science от 18 января.

«Целлюлоза — один из наиболее хорошо изученных полимеров в природе», — сказала Линетт Цегельски, доцент кафедры химии и старший автор статьи.Этот факт сделал это тем более удивительным, когда ученые обнаружили новую целлюлозу, причем от одной из наиболее изученных бактерий — E. coli .

Этанол улучшенный

Работа Чегельски изначально была мотивирована ее увлечением микробами и матрицей слизеподобных материалов, которая их окружает и защищает их сообщества. Эта матрица выполняет множество функций для бактериального сообщества, например, делится питательными веществами и защищает сообщество от антибиотиков и иммунной системы хозяина.

Именно в этой внеклеточной решетке команда первоначально заметила модифицированную форму целлюлозы. Это было упущено десятилетиями предыдущих исследований, потому что традиционные лабораторные методы включают использование агрессивных химикатов, которые удаляли модификацию.

В своей текущей работе Цегельски и аспирант Вирия Тхонгсомбун намеревались лучше понять новую целлюлозу. В процессе они обнаружили, что эта новая форма обладает свойствами, которые, по их мнению, могут сделать ее лучше по сравнению с другими источниками целлюлозы, такими как просо, мискантус или тополь, для производства этанола для топлива.

Оказывается, модифицированная целлюлоза не образует кристаллов и относительно растворима в воде, что, по мнению исследователей, может облегчить и значительно удешевить ее превращение в глюкозу — исходный материал для производства этанола.

Микроскопическое изображение клеток E. coli , заключенных в свою защитную биопленку
(Источник: Cegelski Lab / Stanford)

В настоящее время этанол можно дешево производить из сладких зерен кукурузы, но кукуруза может расти только на ограниченных площадях, а производство этанола конкурирует с кукурузой в качестве источника пищи.

Этанол, произведенный из целлюлозы, предпочтительнее, потому что он использует все растение, а не только ядра, не конкурирует с источником пищи и может выращиваться во многих областях. Но традиционные источники целлюлозы дороги для превращения в глюкозу.

Если дальнейшие исследования подтвердят первоначальные выводы исследователей, этот новый источник может иметь все экологические преимущества традиционной целлюлозы, но при более низкой стоимости.

Применение в медицине

Группа также считает, что их открытие может иметь медицинское применение.Модифицированная целлюлоза питает и окружает колонии бактерий, вызывающих некоторые инфекции. Цегельски и ее сотрудники сейчас проверяют на мышах, может ли подавление его выработки помочь в лечении этих инфекций.

Кроме того, они исследуют механические свойства pEtN по сравнению с другими формами целлюлозы.

«Нет предела возможного применения этого нового материала», — сказал Чегельски. «Биомедицинские приложения, приложения для материалов, основные химические применения.Может быть, даже следующий предшественник углеродного волокна ».

В новой статье Цегельски и ее команда исследовали не только структуру новой целлюлозы, но также гены и молекулы, участвующие в ее создании. В процессе они обнаружили ферменты, которые модифицируют целлюлозу после ее производства.

Цегельски сейчас пытается найти биологов растений, которые помогут внедрить в растения гены, необходимые для производства модифицированной целлюлозы из бактерий. Растения производят больше целлюлозы, и их легче выращивать в больших масштабах, чтобы производить объем, необходимый для большинства применений.Они также изучают дополнительные типы модификаций и способы создания новых форм целлюлозы.

Тхонгсомбун, докторант химии в Стэнфорде, был ведущим исследователем, а Чегельски — главным исследователем. Диего О. Серра, Алексадра Посслинг, Крис Хаджинеофиту и Регин Хенгге — все из Института биологии и микробиологии Берлинского университета имени Гумбольдта — сформировали остальную группу исследователей.

Исследование финансировалось Стэнфордским институтом энергетики «Прекурт».

Микрофибриллированная целлюлоза: новый материал с высоким потенциалом в упаковочной промышленности — PreScouter

Что такое микрофибриллированная целлюлоза?

Полимер целлюлозы — это встречающийся в природе линейный полимер, состоящий из повторяющихся единиц глюкозы. Отдельные полимеры складываются вместе, образуя фибриллы, и эти фибриллы снова складываются вместе, образуя структуру волокон целлюлозы, которая присутствует в природе. Это создает очень интересную супрамолекулярную структуру, которая состоит как из кристаллических, так и из аморфных областей.

Микрофибриллированная целлюлоза (MFC) получается путем фибрилляции целлюлозных волокон. С помощью механического сдвига волокна целлюлозы разделяются на трехмерную сеть микрофибрилл с большой площадью поверхности. Полученные фибриллы намного меньше в диаметре по сравнению с исходными волокнами и могут образовывать сеть или сетчатую структуру, как показано на изображении ниже.

Изображение микрофибриллированной целлюлозы WEIDMANN, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа WMFC Q_standard.

Изображение предоставлено WEIDMANN Fiber Technology.

Чем этот материал отличается от самой целлюлозы?

Exilva , один из ведущих блогов о наноцеллюлозе, прекрасно объясняет, в чем разница.

1. Как упоминалось ранее, MFC получают путем продольной фибрилляции целлюлозных волокон и, таким образом, получения трехмерной сети микрофибрилл целлюлозы, которая имеет гораздо большую площадь поверхности, чем обычные волокна целлюлозы или порошкообразная целлюлоза.Это приводит к некоторым очень интересным свойствам, таким как очень высокая водоудерживающая способность и способность образовывать прочные гели при низких концентрациях из-за большего количества гидроксильных групп, что полезно в таких применениях, как контроль времени высыхания покрытий и бетона, стабилизация на водной основе. составы или более длительное смачивание поверхности.
2. Микрофибриллы в MFC имеют диаметр в нанометрах и длину в микрометрах, что делает их длинными и тонкими. Такое высокое соотношение сторон делает материал высокой прочности полезным в таких приложениях, как усиление композитов, пленок и барьеров.
3. Хотя микрофибриллированная целлюлоза не растворяется в воде, она может проявлять некоторые свойства как водорастворимые производные целлюлозы. В то же время он имеет некоторые преимущества перед этими производными, такие как стабильность во всем диапазоне pH, при высоких концентрациях соли и при высоких температурах.

Почему микрофибриллированная целлюлоза представляет интерес именно сейчас:

Микрофибриллированная целлюлоза присутствует в академическом секторе с 1980-х годов, но в последнее время интерес к этому материалу в промышленном секторе значительно вырос, поскольку он становится коммерчески доступным.

По данным Packaging Digest, это определенно один из пяти «интересных, появляющихся экологически чистых упаковочных материалов, за которыми нужно следить».

Первое преимущество использования этого материала заключается в том, что он может устойчиво упрочнять и облегчить волокнистые материалы, получая продукты с меньшим использованием материала, но с такими же характеристиками. Например, использование всего 1% MFC может привести к повышению производительности продукта на 15–20%. Волокна MFC могут дать материал, который прочнее и жестче, чем стекло или углеродное волокно, и в то же время более легкий.

Во-вторых, материал обеспечивает отличные барьеры для кислорода и влаги. МФЦ можно использовать в виде пленок, нанокомпозитов и бумажных покрытий. Например, сообщалось о скоростях пропускания кислорода (OTR) 4-10 мл / м ² дней и скорости переноса водяного пара (WTR) всего 0,4 г / м ² дней для пленок MFC.

Наконец, материал может быть извлечен из растительных отходов, что обеспечивает хорошую конкурентоспособную цену. Кроме того, полностью изменился его способ производства, так как за последние несколько лет было разработано множество форм оптимизации.В настоящее время разрабатываются новые источники, новые механические процессы, а также новые процедуры предварительной и последующей обработки, которые позволят использовать материалы MFC в промышленных масштабах. Примером производителей МФЦ, уже присутствующих на рынке, является компания WEIDMANN Fiber Technology. Они не только производят MFC для новых и специально разработанных приложений, но также предлагают ноу-хау, связанные со свойствами и использованием MFC.

На изображении показано микрофибриллированная целлюлоза WEIDMANN WMFC Q_advanced. Предоставлено WEIDMANN Fiber Technology.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите узнать, можем ли мы помочь вашему бизнесу в решении его инновационных задач, свяжитесь с нами здесь или напишите нам по адресу [email protected].

Об авторе

Мария Йович

Мария — один из архитекторов проекта PreScouter. Она специализируется на проектах, связанных с упаковочной промышленностью и материалами. Мария получила степень магистра химического машиностроения в Белградском университете и докторскую степень в области металлоорганической химии и катализа в Швейцарском федеральном технологическом институте (ETH Zurich).Академические исследования Марии были сосредоточены на понимании механизмов реакций с целью рационального конструирования катализаторов реакций полимеризации и метатезиса. До получения докторской степени Мария работала в химической промышленности над синтезом новых красителей для текстиля.

Применение целлюлозного волокна в текстильном производстве

Применение целлюлозного волокна в текстильном производстве

Целлюлозное волокно — это добавка в химический продукт для широкого применения.Это порошкообразное или волокнистое вещество, используемое в производстве тканей.

Использование целлюлозного волокна в производстве тканей не ново, но недавние инновации в отрасли привели к некоторому возрождению. Это возрождение произошло в результате коммерческого производства целлюлозного волокна.

Тем не менее, для наилучшего производственного опыта, закупка целлюлозного волокна у известного производителя — лучший способ получить выгодную сделку.

История целлюлозного волокна в текстильной промышленности

Французский химик Audemars разработал волокно из древесной массы, известной как вискоза.Вскоре после этого началось коммерческое производство вискозы с использованием двух химикатов, а именно вискозы и купрамоника.

Однако это волокно потеряло свое промышленное применение из-за токсичного и опасного характера химических веществ, используемых при производстве вискозы для благополучия человека.

На протяжении многих лет продолжались поиски результатов, более благоприятных для окружающей среды и здоровья. И все благодаря целлюлозному волокну, давшему решение для долгожданного возобновляемого и экологически чистого сырья для тканей.

Преимущества Целлюлозное волокно

Ткани на основе целлюлозного волокна, как известно, обладают особыми свойствами, поскольку они могут впитывать влагу. В результате предотвращается рост бактерий на синтетических тканях.

В настоящее время ткани из целлюлозного волокна являются гипоаллергенным материалом. Кроме того, из-за своей способности подавлять рост бактерий, целлюлозное волокно используется в производстве медицинской одежды и косметики.

Предметы одежды на основе целлюлозного волокна, помимо того, что они экологически чистые и возобновляемые, обладают уникальными и долговечными свойствами. Помимо перечисленных преимуществ, одежда из целлюлозного волокна гладкая и мягкая.

Способность целлюлозного волокна впитывать влагу намного лучше, чем у обычного хлопка, следовательно, ткань предназначена для повседневных тканей.

Несколько других продуктов из целлюлозного волокна

В наши дни, когда твердая мода набирает обороты, уместно производить одежду, способную противостоять климатическим изменениям.

Однако большой интерес был вызван производством высококачественной одежды. Более того, повседневные ткани находятся в центре внимания из-за их долговечности и отсутствия стресса при уходе за тканью.