PL246147B1 - Sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy - Google Patents
Sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy Download PDFInfo
- Publication number
- PL246147B1 PL246147B1 PL442712A PL44271222A PL246147B1 PL 246147 B1 PL246147 B1 PL 246147B1 PL 442712 A PL442712 A PL 442712A PL 44271222 A PL44271222 A PL 44271222A PL 246147 B1 PL246147 B1 PL 246147B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- cellulose
- cellulose fibers
- precipitate
- natural
- thermal resistance
- Prior art date
Links
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 title claims abstract description 8
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 title claims abstract description 8
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 32
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N Quercetin Chemical compound C=1C(O)=CC(O)=C(C(C=2O)=O)C=1OC=2C1=CC=C(O)C(O)=C1 REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 12
- ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N Quercetagetin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=C(O)C(O)=C(O)C=C2O1 ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N Rhynchosin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=CC(O)=C(O)C=C2O1 HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N kaempferol Natural products OC1=C(C(=O)c2cc(O)cc(O)c2O1)c3ccc(O)cc3 MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229960001285 quercetin Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 235000005875 quercetin Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 4
- PZJJKWKADRNWSW-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilicon Chemical compound CO[Si](OC)OC PZJJKWKADRNWSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 26
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 15
- WKBPZYKAUNRMKP-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(2,4-dichlorophenyl)pentyl]1,2,4-triazole Chemical compound C=1C=C(Cl)C=C(Cl)C=1C(CCC)CN1C=NC=N1 WKBPZYKAUNRMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 7
- 239000001752 chlorophylls and chlorophyllins Substances 0.000 description 7
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- BQJCRHHNABKAKU-KBQPJGBKSA-N morphine Chemical compound O([C@H]1[C@H](C=C[C@H]23)O)C4=C5[C@@]12CCN(C)[C@@H]3CC5=CC=C4O BQJCRHHNABKAKU-KBQPJGBKSA-N 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- -1 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- GIAFURWZWWWBQT-UHFFFAOYSA-N 2-(2-aminoethoxy)ethanol Chemical compound NCCOCCO GIAFURWZWWWBQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SCVJRXQHFJXZFZ-KVQBGUIXSA-N 2-amino-9-[(2r,4s,5r)-4-hydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]-3h-purine-6-thione Chemical compound C1=2NC(N)=NC(=S)C=2N=CN1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](CO)O1 SCVJRXQHFJXZFZ-KVQBGUIXSA-N 0.000 description 1
- 101100223811 Caenorhabditis elegans dsc-1 gene Proteins 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005181 morphine Drugs 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
- C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
- D06M13/152—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen having a hydroxy group bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/50—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms
- D06M13/51—Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond
- D06M13/513—Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond with at least one carbon-silicon bond
- D06M13/5135—Unsaturated compounds containing silicon atoms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy, który polega na tym, że najpierw włókna celulozy poddaje się działaniu 11,5% roztworu 3-(metakryloksypropylo)trimetoksysilanu w etanolu, zawierającego nadto kwercetynę, w czasie 24 godzin w temperaturze 40°C, następnie odsącza się celulozę i poddaje suszeniu w czasie 24 godzin w temperaturze ≥ 100°C. Dalej osad powstały po wysuszeniu oczyszcza się przez utworzenie dyspersji tego osadu w acetonie, po czym osad odsącza się, przemywa wodą destylowaną i suszy do stałej masy w temperaturze 70°C.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy. Tak przygotowane naturalne włókna celulozy przeznaczone są głównie do zastosowania w technologii polimerów jako wielofunkcyjne napełniacze o dodatkowym działaniu przeciwstarzeniowym.
W opisie zgłoszenia wynalazku US 3230170A ujawniono sposób zwiększania odporności termicznej materiałów celulozowych, polegający na ich impregnacji z wykorzystaniem mieszaniny morfiny oraz pentaerytrytolu, a także mieszaniny melaminy oraz diglikoloaminy/piperazyny/formamidu dimetylu, w odpowiednim stosunku wagowym względem użytej ilości włókien naturalnych.
Zgodnie z opisem zgłoszenia wynalazku US 3211516A możliwe jest również zwiększenie odporności termicznej materiałów celulozowych na drodze modyfikacji przy użyciu diamin zawierających łańcuchy alkilowe o długości od 1-6 atomów węgla. Jednocześnie zastrzeżono, że w procesie modyfikacji mogą zostać użyte związki fenolowe oraz proteiny.
Z kolei, z opisu zgłoszenia wynalazku US 20100240806A1 wiadomo, iż modyfikowane włókna celulozowe przygotowuje się przy użyciu 75% wagowych lub więcej poli(kwasu mlekowego) i 0,05-10% wagowych nanowłókien celulozowych.
Z opisu zgłoszenia wynalazku P. 435848 jest znany sposób zwiększania odporności termicznej naturalnych polisacharydów, zwłaszcza naturalnych włókien celulozy, polegający na tym, że najpierw włókna osusza się do zawartości w nich wilgoci 2,5 ± 0,7%, następnie na osuszone włókna działa się kilkakrotnie acetonem, użytym za każdym razem w ilości 30 części objętościowych na 1 część wagową włókien, w jednakowym czasie 24 godziny i jednakowej temperaturze 40°C, z oddestylowaniem rozpuszczalnika pod próżnią po każdym działaniu acetonem. Po działaniu acetonem na włókna działa się kilkakrotnie 96% etanolem, za każdym razem użytym w ilości 30 części objętościowych na 1 część wagową włókien, w temperaturze 40°C, w czasie 65 godzin podczas pierwszego etapu działania etanolem i w czasie 24 godzin podczas następnych etapów działania etanolem, z oddestylowaniem rozpuszczalnika pod próżnią po każdym działaniu etanolem. Po obróbce acetonem i etanolem włókna suszy się 16-24 godziny w temperaturze 70-100°C.
Natomiast w opisie zgłoszenia wynalazku P. 435849 ujawniono sposób zwiększania odporności termicznej naturalnych polisacharydów, zwłaszcza naturalnych włókien celulozy, polegający na tym, że po działaniu na włókna acetonem jak w zgłoszeniu P. 435848, na włókna działa się kilkakrotnie 99,7% toluenem, za każdym razem użytym w ilości 30 części objętościowych na 1 część wagową włókien, w temperaturze 40°C, w czasie 65 godzin podczas pierwszego etapu działania toluenem i w czasie 24 godzin podczas następnych etapów działania toluenem, z oddestylowaniem rozpuszczalnika pod próżnią po każdym działaniu toluenem i po obróbce acetonem i toluenem włókna suszy się w czasie 16-24 godzin w temperaturze 70-100°C.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu zwiększania odporności termicznej naturalnych polisacharydów, zwłaszcza naturalnych włókien, prowadzącego jednocześnie do nadania właściwości antyutleniających.
Sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy, według wynalazku polega tym, że najpierw włókna celulozy poddaje się działaniu roztworu 3-(metakryloksypropylo)trimetoksysilanu w etanolu, o stężeniu 11,5%, zawierającego nadto kwercetynę, przy zachowaniu stosunku wagowego celuloza : silan : kwercetyna = 20 : 60 : 3, w czasie 24 godzin w temperaturze 40°C. Następnie odsącza się celulozę i poddaje suszeniu w czasie 24 godzin w temperaturze > 100°C, korzystnie 120°C, podczas którego następuje sprzęganie silanu i kwercetyny na powierzchni celulozy. Osad powstały po wysuszeniu oczyszcza się przez utworzenie jego dyspersji w acetonie, stosując 25 ml acetonu/1 g celulozy, korzystnie w trakcie ciągłego mieszania w ciągu 1 godziny, po czym osad odsącza się, przemywa wodą destylowaną i suszy do stałej masy w temperaturze 70°C.
Naturalne włókna celulozy po modyfikacji według wynalazku odznaczają się zwiększoną temperaturą degradacji oraz właściwościami przeciwutleniającymi, dzięki czemu z powodzeniem mogą być wykorzystane w roli aktywnego i wielofunkcyjnego napełniacza stosowanego w przemyśle tworzyw sztucznych. W sposobie według wynalazku wykorzystuje się naturalne substancje przyjazne środowisku, które zastępują stosowane dotychczas w przemyśle tworzyw sztucznych syntetyczne antyutleniacze. Nadto sposób według wynalazku jest prosty i tani.
PL 246147 Β1
Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady z powołaniem się na rysunek, na którym Fig. 1 przedstawia wyniki analizy właściwości włókien celulozowych modyfikowanych sposobem według wynalazku i włókien niemodyfikowanych, a) w widma w podczerwieni, b) krzywe termograwimetryczne, zaś Fig. 2 przedstawia wykresy właściwości kompozycji polimerowych, a) indeksu karbonylowego i b) współczynnika starzenia, zawierających niemodyfikowane i modyfikowane włókna celulozy.
Przykład 1
Włókna celulozy poddano działaniu 11,5-procentowego roztworu 3-(metakryloksypropylo)trimetoksysilanu w etanolu, zawierającego także kwercetynę, przy zachowaniu stosunku wagowego celuloza : silan = 1 : 3 i stosunku wagowego celuloza : kwercetyna = 20 : 3. Reakcję prowadzono w ciągu 24 godzin w temperaturze 40°C. Następnie celulozę odsączono i poddano suszeniu w czasie 24 godzin w temperaturze 120°C. Po wysuszeniu osad celulozy oczyszczono przez utworzenie dyspersji celulozy w acetonie stosując 25 ml acetonu/1 g celulozy w ciągu 1 godziny w trakcie ciągłego mieszania, po czym osad odsączono i przemyto wodą destylowaną użytą w ilości 50 ml /1 g celulozy. W końcu osad wysuszono w temperaturze 70°C. Wykonano widma w podczerwieni otrzymanego proszku celulozy zmodyfikowanej oraz i celulozy niemodyfikowanej (ref.) przy użyciu spektroskopii w podczerwieni z analizą Fouriera (FT-IR) (rozdzielczość 4 cm'1, 64 skany). Wykorzystano spektrometr Thermo Scientific Nicolet 6700 FT-IR (Thermo Fischer Scientific Instruments, Waltham, MA, USA) wyposażony w przystawkę Smart Orbit ATR. Zbadano także odporność termiczną proszku celulozy zmodyfikowanej oraz celulozy niemodyfikowanej przy użyciu analizy termograwimetrycznej (TGA) w zakresie temperatur 25-1000°C w powietrzu syntetycznym (szybkość grzania: 20°C/minutę, przepływ gazu 60 cm3/minutę). Zastosowano aparat: Mettler Toledo TGA/DSC 1 STARe (Mettler Toledo, Greifensee, Szwajcaria). Naważki proszku celulozy modyfikowanej i niemodyfikowanej poddanych badaniom zostały uprzednio wysuszone przez 24 godziny w temperaturze 100°C. Na podstawie analizy widm w podczerwieni (Fig. 1a) zaobserwowano zmiany w strukturze chemicznej włókien celulozy modyfikowanej, które widoczne są szczególnie w zakresie 1500-1800 cm'1, gdzie pojawia się dodatkowy pik (ok. 1650 cm'1). Pasmo to może być przypisane do ugrupowań C=C lub C=O obecnych w strukturze kwercetyny szczepionej chemicznie na powierzchni włókien celulozy. Analizując wyniki badania stabilności termicznej proszków celulozy modyfikowanej i niemodyfikowanej, które przedstawiono na Fig. 1b, można było wnioskować o poprawie odporności termicznej celulozy modyfikowanej oraz zwiększeniu temperatury początkowego rozkładu Tos% świadczącej o ubytku 5% masy analizowanej próbki. Dowodami przedstawionej powyżej tezy są dane zaprezentowane w tablicy 1 przedstawiającej wartości temperatur ubytku masy dla rozkładu termicznego (Tx% - temperatura, w której masa próbki zmniejszyła się o x%). Dla rozkładu w atmosferze tlenowej próbki celulozy modyfikowanej zaobserwowano zwiększenie wartości Tos% z 289°C do 310°C. Zauważono także, że w przypadku próbki celulozy modyfikowanej temperatury przypisane do kolejnych ubytków masy są wyższe niż w przypadku próbki celulozy niemodyfikowanej (ref.).
Tablica 1
| Próbka | Τθ5% | Tio% | T15 | T20% | Ts«% | T?o% |
| [°C] | [°C] | [°C] | [°C] | [°C] | [°C] | |
| Ref. | 289 | 318 | 329 | 335 | 348 | 465 |
| celuloza modyfikowana | 310 | 329 | 334 | 338 | 349 | 481 |
Zaobserwowane przesunięcie temperatury początku rozkładu termicznego próbki celulozy modyfikowanej w kierunku wyższych wartości, świadczące o opóźnieniu procesu utleniania włókien celulozy modyfikowanej, co jest prawdopodobnie związane z obecnością kwercetyny wyłapującej wolne rodniki powstające podczas starzenia kompozycji polimerowej.
Przykład 2
Modyfikowane włókna celulozy przygotowano postępując jak w przykładzie 1. Następnie sporządzono 7 kompozycji o następujących składach:
kompozycja 1 kopolimer etylenowo-norbornenowy (TOPAS E-140) - 100 części wagowych kompozycja 2 kopolimer etylenowo-norbornenowy (TOPAS E-140) niemodyfikowane włókna celulozy kompozycja 3 kopolimer etylenowo-norbornenowy (TOPAS E-140) niemodyfikowane włókna celulozy kompozycja 4 kopolimer etylenowo-norbornenowy (TOPAS E-140) niemodyfikowane włókna celulozy kompozycja 5 kopolimer etylenowo-norbornenowy (TOPAS E-140) modyfikowane włókna celulozy kompozycja 6 kopolimer etylenowo-norbornenowy (TOPAS E-140) modyfikowane włókna celulozy kompozycja 7 kopolimer etylenowo-norbornenowy (TOPAS E-140) modyfikowane włókna celulozy
- 100 części wagowych, - 5 części wagowych
- 100 części wagowych, - 10 części wagowych
- 100 części wagowych, - 15 części wagowych
- 100 części wagowych, - 5 części wagowych
- 100 części wagowych, - 10 części wagowych
- 100 części wagowych, - 15 części wagowych
Próbki kompozycji wytworzono za pomocą mikromieszarki w temperaturze 110°C (50 obrotów/minutę, 20 minut). Przed wprowadzeniem do kompozycji, włókna celulozy zostały wysuszone w temperaturze 100°C przez 24 godziny. Następnie przygotowane kompozycje były wprowadzane na walcarkę (temperatura pokojowa, frykcja: 1 : 1,1; 30 s). Później przetworzone mieszanki sprasowywano w temperaturze 160°, pod ciśnieniem 1,25 x 104 kPa w czasie 10 minut w stalowej formie pomiędzy dwoma warstwami folii teflonowej. Wytworzone w ten sposób próbki poddano procesowi starzenia UV, który trwał 400 godzin i był przeprowadzony w komorze starzeniowej Atlas UV 2000 (Atlas Material Testing Technology LLC, Mr. Prospect, IL, USA). Test ekspozycji na promieniowanie UV podzielono na dwa naprzemiennie powtarzające się cykle: a) moc promieniowania 0,7 W/m2, 8 h, 60°C; b) moc promieniowania 0,4 W/m2, 4 h, 50°C. Zbadano właściwości wytworzonych kompozycji przed i po przeprowadzeniu procesu starzenia. Zmiany w strukturze chemicznej wytworzonych próbek potwierdzono przy użyciu spektroskopii w podczerwieni z analizą Fouriera (FT-IR) (rozdzielczość 4 cm-1, 64 skany). Wykorzystano spektrometr Thermo Scientific Nicolet 6700 FT-IR (Thermo Fischer Scientific Instruments, Waltham, MA, USA) wyposażony w przystawkę Smart Orbit ATR. Następnie przeprowadzono pomiar właściwości mechanicznych wytworzonych kompozycji za pomocą maszyny wytrzymałościowej Zwick-Roell. Badane próbki zostały wycięte w kształcie wiosełek wg normy ISO-37. Zmiany struktury chemicznej w/w kompozycji zostały przedstawione w postaci indeksu karbonylowego próbek po starzeniu na Fig. 2a rysunku. Indeks karbonylowy stanowi stosunek absorbancji piku odpowiadającego grupom karbonylowym powstającym w trakcie utleniania/degradacji polimeru (ok. 1750 cm-1) do intensywności piku przypisanego wiązaniom C-H w łańcuchu węglowym polimeru (ok. 2900 cm-1). Im wyższa wartość indeksu karbonylowego, tym bardziej znaczące utlenienie próbki kompozycji. Dlatego też, na podstawie danych przedstawionych na Fig. 2a rysunku, zaobserwowano mniejszą degradację próbek napełnionych modyfikowanymi włóknami celulozy w porównaniu z próbkami zawierającymi niemodyfikowane włókna naturalne. Ponadto utlenienie kompozycji zawierającej dodatek modyfikowanej celulozy jest mniejsze niż dla próbki kompozycji bez tego dodatku.
Zmiany właściwości mechanicznych przygotowanych próbek zostały przedstawione na Fig. 2b rysunku, która obrazuje zmiany współczynnika starzenia. Współczynnik starzenia stanowi iloraz iloczynów wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia przy zerwaniu po i przed starzeniem. Dokładne wartości wytrzymałości na rozciąganie (TS) i wydłużenia przy zerwaniu (Eb) dla analizowanych kompozycji przed i po przeprowadzonym procesie starzenia UV zostały podane w tablicy 2. Im współczynnik starzenia bliższy jedności, tym mniej zmienione są właściwości mechaniczne kompozycji po przeprowadzonym procesie starzenia. W związku z powyższą informacją oraz danymi przedstawionymi na Fig. 2b, stwierdzono zachowanie właściwości mechanicznych po przeprowadzonym procesie starzenia w przypadku kompozycji zawierających modyfikowane włókna celulozy.
PL 246147 Β1
Tablica 2
| Ilość | Przed starzeniem | Po 400 h starzenia UV | |||
| Próbka | napełniacza [cz. wag.] | TS [MPa] | Eb [%] | TS [MPa] | Eb [%] |
| Ref. | — | 41 ±2 | 980 ± 30 | 11,3 ±0,8 | 360 ± 30 |
| celuloza | 5 | 39 ±1 | 980 + 20 | 7,2 + 0,8 | 180 + 50 |
| 10 | 34 + 6 | 870 + 50 | 7,2 + 0,3 | 110 + 40 | |
| niemodyfikowana | 15 | 20 ±3 | 590 ± 50 | 8,4 + 0,2 | 80 ± 10 |
| celuloza modyfikowana | 5 | 35 ±3 | 930 ± 50 | 12 ± 1 | 390 ± 30 |
| 10 15 | 36 + 2 21 + 3 | 960 + 20 630 + 50 | 19+1 15 + 1 | 560 + 30 480 + 30 |
Claims (3)
1. Sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy, znamienny tym, że najpierw włókna celulozy poddaje się działaniu 11,5% roztworu 3-(metakryloksypropylo)trimetoksysilanu w etanolu, zawierającego nadto kwercetynę, przy zachowaniu stosunku Wagowego celuloza : silan : kwercetyna = 20 : 60 : 3, w czasie 24 godzin w temperaturze 40°C, następnie odsącza się celulozę i poddaje suszeniu w czasie 24 godzin w temperaturze > 100°C, dalej osad powstały po wysuszeniu oczyszcza się przez utworzenie dyspersji tego osadu w acetonie stosując 25 ml acetonu/1 g celulozy, po czym osad odsącza się, przemywa wodą destylowaną i suszy do stałej masy w temperaturze 70°C.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że suszenie celulozy po działaniu roztworem silanu prowadzi się w temperaturze 120°C.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dyspersję osadu celulozy w acetonie sporządza się w trakcie ciągłego mieszania w ciągu 1 godziny.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL442712A PL246147B1 (pl) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | Sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL442712A PL246147B1 (pl) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | Sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL442712A1 PL442712A1 (pl) | 2024-05-06 |
| PL246147B1 true PL246147B1 (pl) | 2024-12-09 |
Family
ID=90971221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL442712A PL246147B1 (pl) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | Sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL246147B1 (pl) |
-
2022
- 2022-11-03 PL PL442712A patent/PL246147B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL442712A1 (pl) | 2024-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pagacz et al. | Thermal decomposition studies on polyurethane elastomers reinforced with polyhedral silsesquioxanes by evolved gas analysis | |
| Prakash et al. | Enhancing the properties of wood through chemical modification with palmitoyl chloride | |
| RU2593997C2 (ru) | Стабилизация органического материала соединениями манниха на основе аминотриазина | |
| Liu et al. | Effect of deep eutectic solvents on vulcanization and rheological behaviors of rubber vulcanizates | |
| Derouet et al. | Phosphorus modification of epoxidized liquid natural rubber to improve flame resistance of vulcanized rubbers | |
| PL246147B1 (pl) | Sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwutleniających naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy | |
| Gao et al. | Enzymatic synthesis of polyguaiacol and its thermal antioxidant behavior in polypropylene | |
| PL246148B1 (pl) | Sposób zwiększania odporności termicznej oraz nadania właściwości przeciwstarzeniowych naturalnym polisacharydom, zwłaszcza naturalnym włóknom celulozy | |
| Musajan et al. | Impact of natural antioxidant systems on the oxidation resistance and mechanical properties of polypropylene | |
| KR100550224B1 (ko) | 입체장애 아민 화합물 | |
| Bagheripour-Asl et al. | Evaluation of thymolphthalein-grafted graphene oxide as an antioxidant for polypropylene | |
| Amin et al. | Assessment of modified rice husk powder/ethylene propylene diene monomer (EPDM) nanocomposites for biomedical applications | |
| FR2630722A1 (fr) | Silice de precipitation hydrophobe a proprietes ameliorees | |
| Kaviarasi et al. | Thermal mechanical and dielectric studies on thin films of ethylene vinyl acetate copolymer with varying concentration of vinyl acetate | |
| CN110951257A (zh) | 一种高介电性能的碳纳米管/硅橡胶复合材料的制备方法 | |
| Gavrilă et al. | Post-irradiation degradation of polypropylene | |
| Jahanmardi et al. | Preparation of thymolphthalein stearate and appraisement of its efficacy as an antioxidant for polypropylene | |
| Promdum et al. | Grafting copolymerization of natural rubber with 2-hydroxyethyl methacrylate for plywood adhesion improvement. | |
| Knotek et al. | The effect of synthetic polymer foams on cellulosic material degradation. Materials, 2023, 16: 1210 | |
| Fang et al. | Influence of lanthanum stearate and calcium/zinc stabilizers on stabilization efficiency of dibutyltin dilaurate to polyvinyl chloride | |
| Kadhium et al. | Study the Photo-degradation of poly styrene–co-butadiene in presence of Ni complex and TiO2 | |
| Mognonov et al. | Thermal stability of polymer mixtures based on oxidized cellulose and polyguanidine hydrochloride | |
| DE69215970T2 (de) | Als Stabilisatoren geeignete polymere Verbindungen, die sterisch gehinderte Aminogruppen enthalten und diese enthaltende polymere Zusammensetzungen | |
| CN119661796A (zh) | 一种全降解紫外阻隔薄膜材料及其制备方法和应用 | |
| Trofimov et al. | Effect of plasma treatment of glass fibre reinforcing materials on the strength and water resistance of glass fibre reinforced plastics based on them |