undefined

Production of High-Solid-Content Fire-Retardant Phosphorylated Cellulose Microfibrils

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Khakalo, Alexey; Jaiswal, Aayush Kumar; Kumar, Vinay; Gestranius, Marie; Kangas, Heli; Tammelin, Tekla

Abstrakti:

Phosphorylated cellulosic micro(nano)fibrillated materials are increasingly considered for flame-retardant applica tions as a biobased alternative to their halogen-based counterparts. Most of the reported cellulose functionalization strategies, however, are realized at low solids contents and/or involve energy-intensive fiber disintegration methods. In this perspective, we propose an alternative concept of phosphorylated micro fibrillated cellulose production with notably high (25 wt %) solids content and low (0.6 MWh/t) energy consumption. Here, an enzyme-aided pulp disintegration upon mild mechanical treatment was combined with an effective mixing of the fibrillated material with (NH4)2HPO4 in the presence of urea. Subsequently, the obtained slurry was cured at elevated temperature to enable cellulose phosphorylation, which was redispersed afterward in water. The morphology of the obtained phosphorylated micro(nano)fibrillated cellulose materials was extensively characterized by optical microscopy, a fiber analyzer, SEM, and AFM. The presence of phosphate groups in the cellulose structure was validated by ATR-FTIR as well as 31P and 13C NMR spectroscopy. The casted films prepared from phosphorylated cellulose bearing a charge of 1540 µmol/g, which was the highest among the prepared samples, demonstrated noticeably improved flame retardancy, leaving ∼89% of the material after burning as well as self extinguishing properties when the samples were subjected to a butane flame for 3 s.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Jaiswal Aayush Kumar Orcid -palvelun logo

Khakalo Alexey Orcid -palvelun logo

Kangas Heli Orcid -palvelun logo

Gestranius Marie Orcid -palvelun logo

Tammelin Tekla Orcid -palvelun logo

Kumar Vinay Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

9

Numero

36

Sivut

12365-12375

Julkaisu­foorumi

75010

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Kemia; Teknillinen kemia, kemian prosessitekniikka; Materiaalitekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1021/acssuschemeng.1c04403

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä