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Metal ion and hydrogen bonding synergistically mediated carboxylated lignin/cellulose nanofibrils composite film

纤维素 木质素 复合数 马来酸 化学工程 极限抗拉强度 氢键 材料科学 水溶液中的金属离子 氯化物 高分子化学 金属 复合材料 化学 有机化学 聚合物 分子 共聚物 工程类
作者
Dan Luo,Sun Gao-feng,Yilin Wang,Xuan Shu,Jie Chen,Mengya Sun,Xiuyu Liu,Chao Liu,Huining Xiao,Tingting Xu,Hongqi Dai,Xuelian Zhou,Chen Huang,Huiyang Bian
出处
期刊:Carbohydrate Polymers [Elsevier BV]
卷期号:323: 121456-121456 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121456
摘要

In order to alleviate the resource and environmental problems caused by plastic film materials, the development of biodegradable cellulose-based films is crucial. Inspired by the strengthening mechanism of cellulose-lignin network from wood, carboxylated lignin (CL) was isolated using maleic acid (MA) pretreatment catalyzed by metal chlorides. Compared with pure MA, the presence of metal ions yielded CL with high carboxyl content (0.34 mmol/g), small size and good dispersibility. CL was then composited with CNF to prepare various CL/cellulose nanofibrils (CNF) composite films. When the addition of ferric chloride was 0.3 mmol/g maleic acid, the corresponding composite films exhibited highest tensile strength (180.0 MPa), Young's modulus (13.0 GPa) and excellent ultraviolet blocking rate (97.0 %). Meanwhile, the interaction forces measured by atomic force microscope showed that the binding between CNF and various CLs (276-406 nN) was higher than that between pure CNFs (202 nN), verifying that CL enhanced the mechanical properties of composite films. In summary, this work constructs a super-strong network between CL and CNF synergistically mediated by metal ion crosslinking and hydrogen bonding, which can be a promising alternative to replace conventional plastics in multiple areas.
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