ПОРОШКОВЫЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ МАТЕРИАЛЫ: ОБЗОР, КЛАССИФИКАЦИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
УДК 676.1
Аннотация
В последнее время на волне увеличивающегося интереса к порошковым целлюлозным материалам проводится большое количество исследований по различным способам их получения. Основной интерес связан с новыми возможностями исследования свойств наноцеллюлозы. Однако для полного понимания вопроса необходимо иметь представление обо всех порошковых целлюлозных материалах и особенностях их получения.
В настоящей работе представлен обзор существующих порошковых целлюлозных материалов, приведены их характеристики, а также описаны свойства, которыми отличаются такие материалы. Показано, что значительное влияние на свойства материала оказывает морфология его волокна, а также соотношение кристаллических и некристаллических (аморфных) областей целлюлозы. Обсуждены особенности получения порошковых целлюлозных материалов в зависимости от требуемых свойств, приведены результаты исследований в области механической, химической и ферментативной обработки целлюлозы. Описаны основные сферы применения различных порошковых целлюлозных материалов, а также описана текущая ситуация на рынке, приведены примеры как отечественных, так и зарубежных производителей. Обобщены сведения о порошковых целлюлозных материалах, приведена их классификация, согласующаяся с современными представлениями, описываемых в научных работах исследователей со всего мира.
Скачивания
Metrics
Литература
Terent'yeva E.P., Udovenko N.K., Pavlova Ye.A. Khimiya drevesiny, tsellyulozy i sinteticheskikh polimerov: uchebnoye posobiye. [Chemistry of wood, cellulose and synthetic polymers: a tutorial]. St.-Petersburg, 2014, vol. 1, 53 p. (in Russ.).
Ioyelovich M.Ya. Vysokomolekulyarnyye soyedineniya, 2016, vol. 58, no. 6, pp. 604–624. DOI: 10.7868/S2308112016060109. (in Russ.).
Ioelovich M. Cellulose Nanostructured Natural Polymer, Saarbrücken: LAP, 2014, 100 р.
Ioelovich M. Fabrication and Self-Assembly of Nano-Biomaterials: Applications of Nano-Biomaterials, Elsevier, 2016, pp. 243–288. DOI: 10.1016/B978-0-323-41533-0.00009-X.
Anpilova A.YU., Mastalygina Ye.Ye., Khrameyeva N.P., Popov A.A. Khimicheskaya fizika, 2020, vol. 39, no. 1, pp. 66–74. DOI: 10.31857/S0207401X20010021. (in Russ.).
Microcrystalline Cellulose (MCC) Market by Source Type and Application: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast 2018 – 2025. Allied Market Research. Portland, October 2018. 212 p.
Cellulose Powder Market – Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends and Forecast 2018 – 2025. Re-searchstore.biz. US, July 2018. 99 p.
Miller J. TAPPI, 2017, p. 170.
Miller J. TAPPI, 2018, p. 75.
Sunayt V.N. Polucheniye poroshkovoy tsellyulozy iz drevesnoy massy: diss. … kand. tekhn. nauk. [Obtaining pow-dered cellulose from wood pulp: diss. ... Cand. tech. sciences]. St.-Petersburg, 2019, 134 p. (in Russ.).
Battista O.A., Smith P.A. Industr. Eng. Сhem., 1962, vol. 54, pp. 20–29. DOI: 10.1021/ie50633a003.
Battista O.A. Amer. Scientists, 1965, vol. 53, pp. 151–173. DOI: 10.1002/polc.5070090109.
Shcherbakova T.P., Kotel'nikova N.Ye., Bykhovtseva Yu.V. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2011, no. 3, pp. 33–42. (in Russ.).
Prosvirnikov D.B., Akhmetshin I.R., Gaynullina D.Sh., Prosvirnikova T.D. Vestnik Kazanskogo Tekhnologicheskogo Universiteta, 2014, vol. 17, pp. 109–112. (in Russ.).
Melekh N.V., Aleshina L.A. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2010, no. 3, pp. 191–192. (in Russ.).
Azubuike C.P. Okhamafe A.O. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture, 2012, vol. 1, 9. DOI: 10.1186/2251-7715-1-9.
Fechner Petra M., Wartewig S., Füting М., Heilmann А., Reinhard H.H., Kleinebudde N. AAPS Pharm. Sci., 2003, vol. 5, E31. DOI: 10.1208/ps050431.
Autlov S.A., Bazarnova N.G., Kushnir Ye.Yu. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2013, no. 3, pp. 33–41. DOI: 10.14258/jcprm.1303033. (in Russ.).
Kocheva L.S., Karmanov A.P. Fizikokhimiya rastitel'nykh polimerov: materialy V mezhdunarodnoy konferentsii, 8-11 iyulya 2013 g. [Physicochemistry of plant polymers: materials of the V international conference, July 8-11, 2013]. Arkhangel'sk, 2013, pp. 113–116. (in Russ.).
Azarov V.I., Burov A.V., Obolenskaya A.V. Mikrokristallicheskaya tsellyuloza. Khimiya drevesiny i sinteticheskikh polimerov: ucheb. dlya vuzov. [Microcrystalline cellulose. Chemistry of wood and synthetic polymers: textbook. for universities]. St.-Petersburg, 1999, pp. 578–579. (in Russ.).
Adel A.M., El-Gendy A.A., Diab M.A., Abou-Zeid R.E., El-Zawawy W.K., Dufresne A. Industrial Crops and Prod-ucts, 2016, vol. 93, pр. 161–174.
Zarubina A.N., Ivankin A.N., Kuleznev A.S., Kochetkov V.A. Lesnoy vestnik, 2019, vol. 23, no. 5, pp. 116–125. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-5-116-125. (in Russ.).
Rаnby B.G. Discuss. Faraday Soc., 1951, vol. 11, pp. 158–164. DOI: 10.1039/df9511100158.
Bondeson D., Mathew A., Oksman K. Cellulose, 2006, vol. 13, pp. 171–180. DOI: 10.1007/s10570-006-9061-4.
Bhat A.H., Dasan Y.K., Khan I., Soleimani H., Usmani A. Cellulose-Reinforced Nanofibre Composites, 2017, pр. 215–240. DOI: 10.1016/B978-0-08-100957-4.00009-7.
Lin N., Dufresne A. Eur. Polym. J., 2014, vol. 59, pр. 302–325. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2014.07.025.
Brinchi L., Cotana F., Fortunati E., Kenny J. Carbohydr. Polym., 2013, vol. 94(1), pр. 154–169. DOI: 10.1016/j.carbpol.2013.01.033.
Abraham E., Deepa B., Pothan L., Jacob M., Thomas S., Cvelbar U. et al. Carbohydr. Polym., 2011, vol. 86(4), pр. 1468–1475. DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.06.034.
Neto W.P.F., Silvério H.A., Dantas N.O., Pasquini D. Ind. Crops. Prod., 2013, vol. 42, pр. 480–488.
Grossman R.F., Nwabunma D., Dufresne A., Thomas S., Pothan L.A. Biopolymer nanocomposites: processing, properties, and applications. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2013, vol. 8.
Dufresne A. Mater. Today, 2013, vol. 16, pр. 220–227. DOI: 10.1016/j.mattod.2013.06.004.
Dufresne A. Nat. Polym., 2012, vol. 2, pр. 1–32.
Commission Regulation (EU) No 231/2012 of 9 March 2012 laying down specifications for food additives listed in An-nexes II and III to Regulation (EC) No 1333/2008 of the European Parliament and of the Council, 2012, 275 p.
Battista O.A. Industrial and Engineering Chemistry, 1950, vol. 42, pp. 502–507. DOI: 10.1021/ie50483a029.
Martakova Yu.V. Gidrogeli na osnove rastitel'nykh tsellyuloz i ikh kompozity s nanochastitsami serebra: dis. … kand. khim. nauk. [Hydrogels based on plant celluloses and their composites with silver nanoparticles: dis. ... Cand. chem. sciences]. Syktyvkar, 2017, 154 p. (in Russ.).
Global Cellulose Powder Market 2020 by Manufacturers, Type and Application, Forecast to 2025, report, 2020, 156 p.
Petropavlovskiy G.A., Kotel'nikova N.Ye., Pogodina T.Ye. Khimiya drevesiny, 1983, no. 6, pp. 78–82. (in Russ.).
Akbarova S.R., Baltayeva M.M., Sarymsakov A.A., Rashidova S.Sh. Novyye dostizheniya v khimii i khimicheskoy tekhnologii rastitel'nogo syr'ya: materialy II Vserossiyskoy konferentsii. [New achievements in the chemistry and chemical technology of plant raw materials: materials of the II All-Russian conference]. Barnaul, 2005, vol. 1, pp. 19–21. (in Russ.).
Minelli M., Baschetti M.G., Doghieri F., Ankerfors M., Lindström T., Siró I., Plackett D. J. Membr. Sci., 2010, vol. 358, pр. 67–75. DOI: 10.1016/j.memsci.2010.04.030.
Siro I., Plackett D. Rev. Cell., 2010, vol. 17, pр. 459–494.
Lavoine N., Desloges I., Dufresne A., Bras J. Rev. Carbohyd. Polym., 2012, vol. 90, pр. 735–764. DOI: 10.1016/j.carbpol.2012.05.026.
Chang C.W., Wang M.J. ACS Sustainable Chem., 2013, vol. 1, pр. 1129–1134. DOI: 10.1021/sc400054v.
Brodin F.W., Gregersen Ø.W., Syverud K. Nord. Pulp. Paper Res. J., 2014, vol. 29, pр. 156–166.
Petrov V.A., Aver'yanova N.V., Gibadullin M.R., Khammatov I.A., Kametova K.R., Dobrynin A.B. Vestnik Ka-zanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2013, vol. 16, no. 14, pp. 83–85. (in Russ.).
Chinga-Carrasco G. Nanoscale Res. Lett., 2011, vol. 6, pр. 417–428. DOI: 10.1186/1556-276X-6-417.
Turbak A. J. Appl. Polym. Symp., 1983, vol. 37, pр. 815–827.
Patent 4374702A (US). 08.06.2001.
Patent 4378381А (US). 29.03.1983.
Herrick F.W. Journal of Applied Polymer Science, Applied Polymer Symposium, 1983, vol. 37, pp. 797–813.
Paakko M., Ankerfors M., Kosonen H., Nykanen A., Ahola S., Osterberg M., Ruokolainen J., Laine J., Larsson P.T., Ikkala O, Lindstrom T. Biomacromolecules, 2007, vol. 6, pр. 1934–1941. DOI: 10.1021/bm061215p.
Malainine M.E., Mahrouz M., Dufresne A. Compos. Sci. Technol., 2005, vol. 65, pр. 1520–1526. DOI: 10.1016/j.compscitech.2005.01.003.
Goussé C., Chanzy H., Cerrada L., Fleury E. Polymer., 2005, vol. 45, pр. 1569–1575. DOI: 10.1016/j.polymer.2003.12.028.
FIberLean Tecnologies. URL: https://www.fiberlean.com.
Moon R.J., Martini A., Nairn J., Simonsen J., Youngblood J. Chemical Society Reviews, 2011, vol. 40, pp. 3941–3994. DOI: 10.1039/c0cs00108b.
Espinosa S.C., Kuhnt T., Foster E.J., Weder C. Biomacromolecules, 2013, vol. 14, no. 4, pp. 1223–1230. DOI: 10.1021/bm400219u.
Revol J.F., Bradford H., Giasson J., Marchessault R.H., Gray D.G. International Journal of Biological Macromole-cules, 1992, vol. 14, no. 3, pp. 170–172. DOI: 10.1016/s0141-8130(05)80008-x.
Tiffany A. Current Opinion in Biotechnology, 2016, vol. 39, pp. 76–88. DOI: 10.1016/j.copbio.2016.01.002.
Klemm D., Kramer F., Moritz S., Lindström T., Ankerfors M., Gray D. et al. Angewandte Chemi International Edition, 2011, vol. 50, pp. 5438–5466. DOI: 10.1002/anie.201001273.
Abdul Khalil H.P.S., Davoudpour Y., Nazrul Islam Md., Asniza M., Sudesh K., Dungani R., Jawaid M. Carbohydrate Polymers, 2014, vol. 99, pр. 649–665. DOI: 10.1016/j.carbpol.2013.08.069.
Gladysheva Ye.K. Fundamental'nyye issledovaniya, 2015, no. 5–1, pp. 53–57. (in Russ.).
Bolotova K.S., Chukhin D.G., Mayyer L.V., Gur'yanova A.A. Lesnoy zhurnal, 2016, no. 6, pp. 153–165. (in Russ.).
Gromovykh T.I., Sadykova V.S., Lutsenko S.V., Dmitrenok A.S., Fel'dman N.B., Danil'chuk T.N., Kashirin V.V. Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya, 2017, vol. 53, no. 1, pp. 69–75. DOI: 10.7868/S0555109917010093. (in Russ.).
Nogi M., Iwamoto S., Nakagaito A.N., Yano H. Advanced Materials, 2009, vol. 21, pp. 1595–1598. DOI: 10.1002/adma.200803174.
Khayrullin A.R., Temnikova N.Ye., Pautov V.D. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2013, vol. 16, no. 2, pp. 89–91. (in Russ.).
Hoenich N.A. BioResources, 2006, vol. 1, pp. 270–280. DOI: 10.15376/BIORES.1.2.270-280.
Golubev D.S., Gismatulina Yu.A., Gladysheva Ye.K., Sitnikova A.Ye., Shavyrkina N.A., Budayeva V.V. Novyye dostizheniya v khimii i khimicheskoy tekhnologii rastitel'nogo syr'ya. Materialy VIII Vserossiyskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiyem. [New achievements in the chemistry and chemical technology of plant raw materials. Materials of the VIII All-Russian conference with international participation]. Barnaul, 2020, pp. 306–308. (in Russ.).
Proshina O.P., Oliferenko G.L., Yevdokimov Yu.M., Ivankin A.N. Tez. dokl. Mezhdunar. konf. «Nanotekhnologii i nanomaterialy v lesnom komplekse». [Tez. report Int. conf. "Nanotechnology and nanomaterials in the forestry com-plex"]. Moscow, 2011, pp. 24–28. (in Russ.).
Kuznetsova T.G., Selivanova Ye.B., Bogdanova A.V., Ivankin A.N. Ekologicheskiye sistemy i pribory, 2012, no. 2, pp. 18–22. (in Russ.).
Siqueira G., Bras J., Dufresne A. Polymers, 2010, vol. 2, pр. 728–765. DOI: 10.3390/polym2040728.
Bras J., Hassan M.L., Bruzesse C., Hassan E.A., El-Wakil N.A., Dufresne A. Ind. Crops Prod., 2010, vol. 32, pр. 627–633. DOI: 10.1016/j.indcrop.2010.07.018.
Wei H., Rodriguez K., Renneckar S., Vikesland P.J. Environ. Sci. Nano, 2014, vol. 1, pр. 302–316. DOI: 10.1039/c4en00059e.
Jorfi M., Foster E.J. J. Appl. Polym. Sci., 2015, vol. 132, pр. 1–19. DOI: 10.1002/app.41719.
Lin N., Dufresne A. Eur. Polym. J., 2014, vol. 59, pр. 302–325. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2014.07.025.
Robles E., Urruzola I., Labidi J., Serrano L. Ind. Crops Prod., 2015, vol. 71, pр. 44–53. DOI: 10.1016/j.indcrop.2015.03.075.
Hayase G., Kanamori K., Hasegawa G., Maeno A., Kaji H., Nakanishi K. Angew. Chem., 2013, vol. 52, pр. 10788–10791. DOI: 10.1002/anie.201304169.
Liu K., Tian Y., Jiang L. Prog. Mater Sci., 2013, vol. 58, pр. 503–564. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2012.11.001.
Si Y., Guo Z. Nanoscale, 2015, vol. 7, pр. 5922–5946. DOI: 10.1039/C4NR07554D.
Grinshpan D.D., Gonchar A.N., Savitskaya T.A., Tsygankova N.G., Makarevich S.E. Polymer Science A, 2014, vol. 56, pp. 137–145. DOI: 10.1134/S0965545X14020059.
Grinshpan D.D., Razumeyev K.E., Beloglazov A.P., Kudryavtseva T.N. Tekstil'naya i legkaya promyshlennost' (shveynaya promyshlennost'). 2016, no. 1–2, pp. 14–16. (in Russ.).
Ryzhonkov D.I., Levina V.V., Dzidziguri E.L. Nanomaterialy. [Nanomaterials]. Moscow, 2008, 365 p. (in Russ.).
Oblivin A.N., Lopatnikov M.V., Bryntsev V.A., Golubev I.G., Korovin V.V., Pogiba S.P., Ugolev B.N., Yevdo-kimov Yu.M., Azarov V.V., Kononov G.N., Ivankin A.N., Bykov V.V., Golubev M.I., Kharchenko V.N., Poluektov N.P., Tsar'gorodtsev Yu.P., Usatov I.I. Nanotekhnologii i nanomaterialy v lesnom komplekse. [Nanotechnology and nanomaterials in the forestry complex]. Moscow, 2011, 220 p. (in Russ.).
Nekliudov A.D., Ivankin A.N. Applied Biochemistry and Microbiology, 2002, vol. 38, pp. 469–481.
Nippon Paper Group. URL: https://www.nipponpapergroup.com/english/.
Copyright (c) 2021 Химия растительного сырья
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
2. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
3. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу.
