竹繊維から抽出したセルロースナノ結晶の形態学的、化学的および熱分析

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Int. J. Biol. Macromol..2020 May;160:183-191. S0141-8130(20)33331-6. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.05.170.Epub 2020-05-23.

竹繊維から抽出したセルロースナノ結晶の形態学的、化学的および熱分析

Morphological, chemical and thermal analysis of cellulose nanocrystals extracted from bamboo fibre.

Masrat Rasheed
Mohammad Jawaid
Bisma Parveez
Ainun Zuriyati
Anish Khan

PMID: 32454108 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.05.170.

抄録

本研究では、廃棄竹繊維を利用するための代替的なアプローチとして、竹繊維からセルロースナノ結晶（CNC）を抽出することを検討している。本研究では、竹繊維からCNCを効率的に分離するために、竹繊維を酸加水分解した。抽出されたCNCのは、走査型電子顕微鏡（SEM）、透過型電子顕微鏡（TEM）と原子間力顕微鏡（AFM）を介して特徴づけられた、形態学的であった。エネルギー分散型X線(EDX)は、調製したCNCの元素組成を提供し、X線回折計(XRD)は、それらの結晶性を示した。また、フーリエ変換赤外分光(FTIR)を用いて生理化学分析を行い、熱重量分析(TGA)と示差走査熱量計(DSC)を用いて熱分析を行った。また、熱分析では、熱重量分析(TGA)及び示差走査熱量分析(DSC)を行った。形態的には、SEM分析では、EDXで示されたように炭素含有量の高い棒状のCNCが観察された。酸加水分解を45分間行った結果、高い結晶化度と収率が得られ、それぞれ86.96%と22%のCNCが得られた。効率的で改良された技術の結果として得られたCNCの高品質のために、これらは、バイオメディカルおよび食品包装アプリケーションのためのナノコンポジットでの潜在的な使用を見つけることができます。

This work investigates the extraction of cellulose nanocrystals (CNC) from bamboo fibre as an alternative approach to utilize the waste bamboo fibre. In this study, bamboo fibre was subjected to acid hydrolysis for efficient isolation of CNC from bamboo fibre. The extracted CNC's were morphologically, characterized via Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Atomic Force Microscopy (AFM). The energy Dispersive X-rays (EDX) provided the elemental composition of the prepared CNC's and X-ray diffractometer (XRD) exhibited their crystallinity. The physiochemical analysis was done via Fourier Transform Infrared (FTIR); and their thermal analysis was revealed by Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential scanning calorimetry (DSC). As from their morphological investigations, rod like structures of CNC's were observed under SEM analysis with higher carbon content as demonstrated by EDX, while needle shaped CNC's were observed from TEM and AFM studies. Acid hydrolysis for 45 min resulted into higher degree of crystallinity and higher yield of CNC's about 86.96% and 22% respectively. Owing to higher quality of CNC's obtained as a result of efficient and modified techniques, these can find potential usage in nanocomposites for biomedical and food packaging application.