一个in-situ溶解-co-crosslinking策略,用于制造高强度,湿稳定和生物相容的多尺度纤维素纸质塑料
Xianchun Li1, Xin Li1, Wuliang Ma1
1Jiangsu Co-Innovation Center of Efficient Processing and Utilization of Forest Resources, Jiangsu Provincial Key Lab of Sustainable Pulp and Paper Technology and Biomass Materials, College of Light Industry and Food Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China.
Carbohydrate polymers
|March 4, 2025
概括
研究人员使用一步溶解和交叉连接方法从纤维素纸制造出强大,湿稳定的生物塑料. 这种绿色方法为传统塑料提供了可生物降解的替代品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 从可再生资源开发可持续的高性能可降解塑料是一个重大挑战.
- 现有的方法往往难以在生物质塑料中实现出色的机械强度和湿稳定性.
研究的目的:
- 开发一种简单的,单步策略,用于制造坚固和湿稳定的纤维素纸基生物塑料.
- 为塑料生产利用可再生和可生物降解的生物质资源.
- 为不可降解的塑料提供一个可行的替代品.
主要方法:
- 在室温下使用1,4-butanediol diglycidyl ether (BDDE) 和AlCl3/ZnCl2水溶液的单步in-situ多尺度溶解和纤维素纸的交联.
- 由AlCl3/ZnCl2溶液的自催化作用促进的纤维素纤维和宏分子的同时化学交联.
- 密度函数理论 (DFT) 模拟以阐明离子和质子在溶解和交联系统中的作用.
主要成果:
- 合成的纤维素纸基生物塑料具有显著增强的机械性能:干强度为58.2MPa,湿强度为24.2MPa.
- 与未经处理的纸质材料相比,达到了大约6.9倍的干强度和71.2倍的湿强度.
- 证明了精良的湿稳定性,生物安全性和生物降解性,准备的生物塑料.
结论:
- 拟议的战略有效地通过多尺度的物理化学纠和结合从纤维素纸生产出强度和湿度稳定的生物塑料.
- 使用绿色和可回收化学品 (BDDE,AlCl3 / ZnCl2) 使这成为一种可持续和环保的方法.
- 这种方法为制造可生物降解的纤维素生物塑料提供了一个有前途的途径,作为传统,不可降解塑料的替代品.
