Шеллак

7 февраля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

корректура

Обществом химической промышленности

Исследователи из Школы науки Университета Мае Фа Луанг (Таиланд) и Школы инженерии и материаловедения Лондонского университета Королевы Марии (Великобритания) разработали покрытие на основе шеллака для улучшения газобарьерных свойств перерабатываемого, компостируемого и экологически устойчивого материала. отборный упаковочный материал, подходящий для быстрорастворимых, обезвоженных, замороженных и охлажденных продуктов.

Формованная целлюлоза, изготовленная из возобновляемых материалов, таких как эвкалиптовая древесина или жом сахарного тростника, широко используется в качестве экологически чистого упаковочного материала для защиты продуктов при транспортировке, для подносов для подачи пищевых продуктов, контейнеров и носителей для напитков. Объем его производства составляет более 30% всех упаковочных материалов на основе бумаги, и, помимо возобновляемого сырья, он также пригоден для переработки и компостирования.

Однако плохие газобарьерные свойства материалов и ограниченная устойчивость к воде и маслу делают формованные целлюлозы непригодными для поддержания срока годности и качества многих продуктов. Обычно эту проблему решают путем ламинирования или покрытия материалов полимерами на основе нефти, такими как полиэтилен, и тонким слоем металлов, обычно алюминия, что делает переработку или компостирование сложным и непрактичным.

Целью этого исследования, опубликованного 7 февраля в журнале Polymer International, было улучшение барьерных свойств и поверхностного сопротивления формованной целлюлозы при сохранении ее зеленого профиля и экологической устойчивости путем разработки нового покрытия на основе экологически чистых, возобновляемых и биоразлагаемых материалов. материалы.

Шеллак получают из смолы, выделяемой лаковыми жуками, и веками производился для использования в самых разных продуктах: от лаков для ногтей до мебельного лака и различных красителей. Крупнейшими производителями шеллака являются Индия, Таиланд и Китай, но его производят также в Бангладеш, Мьянме, Лаосе, Вьетнаме и Мексике.

Это биополимер полиэфирной группы, широко используемый в медицине и пищевой промышленности благодаря своей нетоксичности, термопластичности, маслостойкости и хорошим влагонепроницаемым свойствам. Он также обладает хорошей адгезией и может растворяться в малотоксичных растворителях. Однако слой покрытия из чистого шеллака обычно не используется из-за его хрупкости и высокой кислородопроницаемости.

В этой работе формованная целлюлоза была покрыта нанокомпозитным слоем, состоящим из нанофибриллированной целлюлозы (NFC) и шеллака, для улучшения ее барьерных свойств и поверхностного сопротивления. Для улучшения совместимости с фазой шеллака и повышения водостойкости НФЦ была получена модифицированная нанофибриллированная целлюлоза (мНФЦ) посредством реакции этерификации. Исследователи также подготовили для сравнения образцы без покрытия и образцы, покрытые чистым шеллаком.

Влияние рецептуры нанокомпозитного покрытия (т.е. содержания и модификации наноцеллюлозы), а также различной толщины слоя покрытия на формованной целлюлозе, на морфологию, барьерные свойства (скорость пропускания водяного пара [WVTR], OTR), воду и Систематически исследовались маслостойкость, термическая стабильность и механические свойства изготовленных образцов.

Исследователи сообщили, что скорость передачи водяного пара и кислорода находится в том же диапазоне, что и у обычных упаковочных материалов для пищевых продуктов, таких как полиэтилен низкой плотности, ориентированный полипропилен и полиэтилентерефталат.

Тестирование угла контакта с водой, угла контакта с маслом и скорости поглощения масла также показало, что слой нанокомпозитного покрытия обеспечивает превосходную водостойкость и многообещающую жиронепроницаемую поверхность формованного листа целлюлозы. Слой покрытия также улучшил свойства листового образца на растяжение, особенно образца, покрытого шеллаком и mNFC. Образцы достигли хорошей термической стабильности (около 250 °C) после введения слоя шеллака с более низкой температурой термического разложения, что подтверждает его практическое использование для упаковки.