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 enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Volyymi
9
Numero
36
Sivut
12365-12375
ISSN
Julkaisufoorumi
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