Одержання, дослідження і використання наноцелюлози із стебел соняшника в композиції картону тарного вологостійкого
Вантажиться...
Дата
2024
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми: У контексті сталого розвитку зросла увага до виробництва матеріалів із біорозкладної та щорічно відновлюваної сировини, яка за своїми властивостями не поступається продуктам, виготовленим із нафти, газу чи вугілля. Сучасні технології переробки рослинних ресурсів у продукцію широкого вжитку сприяють сталому розвитку суспільства та допомагають вирішувати екологічні й економічні виклики. Одним із перспективних продуктів, отриманих із відновлюваної рослинної сировини, є наноцелюлоза, яку активно застосовують як зміцнювальну добавку для покращення характеристик паперу та картону та підвищення його екологічності.
У світовій практиці для виробництва наноцелюлози найчастіше використовують целюлозу, отриману з хвойних та листяних порід деревини. Однак, через тривалий період відновлення деревних ресурсів, особливої актуальності набуває пошук альтернативних джерел недеревної рослинної сировини, що має здатність до щорічного відновлення, прикладом якої є соняшник – одна із найпоширеніших за об’ємом жнива культура в Україні.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами: магістерська дисертація відповідає Закону України «Про пріоритетні тематичні напрями наукових досліджень і науково–технічних розробок напрями фундаментальних і прикладних наукових досліджень та науково–технічних розробок» № 2623–ІІІ від 11.07.2001 р. та закону України «Про наукову і науково–технічну діяльність» № 848–VIІІ від 26.11.2015 р.
Мета і задачі дослідження: мета магістерської дисертації є отримання целюлози і наноцелюлози із стебел соняшнику, використання наноцелюлози у композиції картону тарного вологостійкого для часткової заміни шкідливих хімічних допоміжних речовин.
Для досягнення вказаної мети було поставлено наступні задачі:
1. Провести огляд літератури щодо характеристики рослинної сировини для отримання наноцелюлози; способів отримання і сфери використання наноцелюлози
2. Одержати екологічно безпечним способом целюлозу із стебел соняшника та дослідити показники її якості. Встановити залежності показників якості соняшникових волокнистих напівфабрикатів від стадій їх термохімічної обробки.
3. Дослідити вплив умов гідролізу сульфатною кислотою органосольвентної соняшникової целюлози на показники якості наноцелюлози. Підтвердити розмір частинок конопляної наноцелюлози методом атомної силової мікроскопії (АСМ).
4. Виготовити та дослідити вплив додавання соняшникової наноцелюлози у волокнисту масу на показники якості зразків картону тарного вологостійкого.
Об’єкт дослідження: технологічний процес перероблення стебел соняшника в целюлозу і наноцелюлозу з подальшим використанням наноцелюлози у виробництві картону тарного вологостійкого.
Предмет дослідження: технологічні параметри процесу перероблення стебел соняшника в целюлозу і наноцелюлозу та технологічні параметри виробництва картону тарного вологостійкого з додаванням соняшникової наноцелюлози.
Методи дослідження: для визначення хімічного складу рослинної сировини та показників якості целюлози, наноцелюлози та картону, використовували стандартні хімічні, фізико–хімічні та фізико–механічні методи аналізу.
Наукова новизна одержаних результатів: розглянуто актуальні питання забезпечення підприємств целюлозно–паперової промисловості волокнистою сировиною, а також перспективи застосування наноцелюлози (НЦ) у виробництві паперу і картону. Встановлено залежності показників якості соняшникових волокнистих напівфабрикатів від стадій їх термохімічної обробки. Доведено можливість одержання із стебел соняшника екологічно безпечним способом целюлози, яка придатна для екстракції з неї наноцелюлози. Визначено вплив умов гідролізу сульфатною кислотою органосольвентної соняшникової целюлози на показники якості наноцелюлози. Проаналізовано вплив витрати соняшникової наноцелюлози на показники якості картону тарного вологостійкого. Встановлено, що додавання наноцелюлози у волокнисту масу картону сприяє зростанню його фізико–механічних характеристик за рахунок утворення додаткових водневих зв’язків між гідроксильними групами целюлозних волокон і наноцелюлозної суспензії. Це значно підвищує міцність волокнистого шару та покращує такі фізико–механічні характеристики кінцевого продукту, як опір продавлюванню, сила руйнування при стисненні кільця та зменшує значення показника поверхневої вбирності води.
Практичне значення одержаних результатів: Показана можливість використання стебел соняшника як сировини для одержання органосольвентної целюлози, придатної для виробництва з неї наноцелюлози, та використання наноцелюлози у виробництві картону тарного вологостійкого.
Апробація результатів дисертації:
1) Якименко О. С., Березовський Г.Г, Ященко О.В., Барбаш В. А. Застосування наноцелюлози для покращення показників якості паперу–основи для шпалер/ збірник тез доповідей xxv міжнародної науково–практичної конференції студентів, аспірантів і молодих вчених «Ресурсоенергозберігаючі технології та обладнання” (15 грудня 2022 р. м. Київ) / Укладач Я.М. Корнієнко. – К.: «КПІ ім. Ігоря Сікорського», 2023. – с.167–172.
2) Barbash V.A., Yakymenko O.S., Yashchenko O.V., Berezovskyi H.G., Shniruk О.M., Malyuta S.V., Myshak V.D. Production, characterization and use of nanocellulose from reed and sunflower stalks to improve the characteristics of electrical insulating paper and moisture–resistant packaging cardboard. Abstract book “International research and practice conference “Nanotechnology and nanomaterials” (NANO–2024), 21 – 24 August 2024, Uzhhorod, Ukraine.
3) Барбаш, В. А., Якименко, О. С., Березовський, Г. Г., & Ященко, О. В. (2024). Вплив очеретяної наноцелюлози на показники якості паперу–основи для шпалер. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (1), 42–51. https://doi.org/10.20535/2617–9741.1.2024.300984
4) Барбаш В. А., Якименко О. С., Березовський Г. Г., Ященко О.В. Вплив соняшникової наноцелюлози на показники якості картону тарного вологостійкого/ Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». 2024. № 4 (23) (у друці).
Опис
Ключові слова
стебло соняшника, органосольвентна целюлоза, кислотний гідроліз, ультразвукова обробка, наноцелюлоза, картон
Бібліографічний опис
Березовський, Г. Г. Одержання, дослідження і використання наноцелюлози із стебел соняшника в композиції картону тарного вологостійкого : магістерська дис. : 161 Хiмiчнi технологiї та iнженерiя / Березовський Гліб Геннадійович. – Київ, 2024. – 106 с.