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셀룰로오스는 지구상에서 가장 풍부한 바이오 폴리머이다. 셀룰로오스는 식물 세포벽으로부터 개별적인 셀룰로오스 피브릴을 추출하여 수득할 수 있다. 그러나 식물 세포벽의 셀룰로오스 분자는 강한 수소 결합으로 연결되어 있기 때문에 기계적 처리만으로 셀룰로오스 섬유소를 개별화하는 것은 어렵다. ...

셀룰로오스는 지구상에서 가장 풍부한 바이오 폴리머이다. 셀룰로오스는 식물 세포벽으로부터 개별적인 셀룰로오스 피브릴을 추출하여 수득할 수 있다. 그러나 식물 세포벽의 셀룰로오스 분자는 강한 수소 결합으로 연결되어 있기 때문에 기계적 처리만으로 셀룰로오스 섬유소를 개별화하는 것은 어렵다. 키틴은 셀룰로오스 다음으로 두 번째로 풍부한 천연 고분자이며 나노 크기의 섬유로 피브릴 화 될 수 있다. 키틴의 분자 사슬도 셀룰로오스와 같은 방식으로 많은 수소 결합을 통해 강하게 결합되기 때문에 키틴 또한 나노 피브릴 수준으로 만들기가 곤란하다. 셀룰로오스 나노파이버 (CNF)와 키틴 나노파이버는 매트릭스 물질을 보강하는 데 우수한 기계적 성질을 가지고 있으며 높은 광학 투과성을 가지고 있다. 본 연구에서는 화학적 인 전처리와 초미세 분쇄기 및 고압 균질기와 같은 기계적 처리를 이용하여 CNF와 키틴 나노섬유를 제조하였다. 피브릴화는 셀룰로오스와 키틴의 TEMPO 산화에 의해 촉진되었다. 하이드록시 프로필 셀룰로오스 (HPC) 필름과 알긴산 나트륨 (sodium alginate, SA) 필름의 인장 특성에 대한 나노 섬유의 보강 효과는 각 나노 섬유의 첨가량을 변화시켜 조사 하였다. HPC복합필름 및 SA 복합 필름의 인장 강도는 CNF 및 키틴 나노섬유의 첨가에 의해 현저히 증가하였다. CNF의 강화 효과는 키틴 나노 섬유의 보강 효과보다 높았다. 두 필름의 광학 투명도는 나노 섬유의 함량이 증가함에 따라 감소했다. 필름의 투명성에서 CNF의 감소 효과는 키틴 섬유의 것보다 훨씬 낮았다.

Abstract ▼ AI-Helper

Cellulose is the most abundant biopolymer on the planet. Cellulose can be obtained by extracting individual cellulosic fibrils from plant cell walls. However, since the cellulose molecules of plant cell walls are connected by strong hydrogen bonds, it is difficult to individualize cellulose fibrils ...

Cellulose is the most abundant biopolymer on the planet. Cellulose can be obtained by extracting individual cellulosic fibrils from plant cell walls. However, since the cellulose molecules of plant cell walls are connected by strong hydrogen bonds, it is difficult to individualize cellulose fibrils only by mechanical treatment. Chitin is the second most abundant natural polymer after cellulose and it can be fibrillated into nanosized fibers. It is also difficult to make chitin to the nanofibril level because the molecular chains of chitin are strongly bound through many hydrogen bonds in the same way in cellulose. Cellulose nanofiber(CNF) and chitin nanofiber have good mechanical properties in reinforcing the matrix materials and high optical transparency. In this study, CNF and chitin nanofibers were prepared by using chemical pretreatments and mechanical treatments such as ultrafine grinder and high-pressure homogenizer. The fibrillation was promoted by TEMPO oxidation of cellulose and chitin. The reinforcing effects of these nanofibers on the tensile properties of hydroxypropyl cellulose(HPC) film and sodium alginate(SA) film were investigated by changing the add-on amount of each nanofiber. The tensile strength of the HPC composite film and SA composite film increased remarkably by adding of CNF and chitin nanofiber. The reinforcing effect of CNF was much higher than that of chitin nanofiber. The optical transparency of both films decreased with increasing content of nanofibers. The decreasing effect of CNF in the transparency of the film was much lower than that of chitin fiber.

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