Валоризация и характеристика физико-механических свойств текстильных отходов для полимерных композитов
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-1-242-248
Аннотация
Экологический кризис текстильных отходов в мире усилился из-за роста модных показов, индустриализации и увеличения спроса. Несмотря на огромное количество текстильных отходов, их утилизация пока не проводилась, за исключением небольшого исследования. В настоящей работе подчеркнут механический и проницаемый характер синтеза полимеров ТГГА-композитов (отходы текстильной промышленности, желатин, глицерин и уксусная кислота), фиксированных при 15% мас. желатина, 7 мл глицерина, 6 мл уксусной кислоты через 2,5% раствор. по весу, 5% по весу и 7% по весу от количества отходов целлюлозы. Таким образом, прочность на разрыв композита TGGA 2 оказалась выше, чем у TGGA 1 и TGGA 3, благодаря равномерному распределению количества отходов текстильной целлюлозы. Тем не менее, удлинение при разрыве и паропроницаемость уменьшались с увеличением количества текстильных отходов. Морфологическая структура синтезированных композитов, таких как хлопковые волокна и матрицы, имела видимую, шероховатую и непустотную область во всех образцах. Кроме того, введение пластификаторов подтвердило, что композиты TGGA демонстрируют лучшую растяжимость и гибкость по сравнению с непластифицирующими композитными пленками, о которых в настоящее время сообщается в литературе. Важно отметить, что полученные композиты по функциональности эквивалентны оригинальным упаковочным материалам, представляющим собой конвекционные и природные полимеры.
Об авторах
И. И. Мелессе
Российский биотехнологический университет
аспирант, кафедра промышленного дизайна, технологии упаковки и экспертизы, Волоколамское шоссе, д. 11, Москва, 125080, Россия
Ю. А. Филинская
Российский биотехнологический университет
к.т.н., доцент, кафедра промышленного дизайна, технологии упаковки и экспертизы, Волоколамское шоссе, д. 11, Москва, 125080, Россия
И. А. Кирш
Российский биотехнологический университет
д.х.н., профессор, кафедра промышленного дизайна, технологии упаковки и экспертизы, Волоколамское шоссе, д. 11, Москва, 125080, Россия
А. Я. Альхаир
Российский биотехнологический университет
аспирант, кафедра промышленного дизайна, технологии упаковки и экспертизы, Волоколамское шоссе, д. 11, Москва, 125080, Россия
Список литературы
1. Radhakrishnan S. Denim recycling. Textiles and Clothing Sustainability: Recycled and Upcycled Textiles and Fashion. 2017. pp. 79-125. doi: 10.1007/978-981-10-2146-6_3
2. Wallander M. Why textile waste should be banned from landfills. Retrieved October. 2012. vol. 5. pp. 2013.
3. Gómez Gómez J., González Madariaga F., Rosa Sierra L., León Morán R. et al. Scrap denim-PP composites as a material for new product design. Systems&Design: Beyond Processes and Thinking. 2016. doi: 10.4995/ifdp.2016.3360
4. Wang S., Zhang T., Zhang X., Ge S. et al. Development of 3D needled composite from denim waste and polypropylene fibers for structural applications. Construction and Building Materials. 2022. vol. 314. pp. 125583. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2021.125583.
5. Sezgin H., Kucukali-Ozturk M., Berkalp O.B., Yalcin-Enis I. Design of composite insulation panels containing 100% recycled cotton fibers and polyethylene/polypropylene packaging wastes. Journal of Cleaner Production. 2021. vol. 304. pp. 127132. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.127132
6. Temmink R., Baghaei B., Skrifvars M. Development of biocomposites from denim waste and thermoset bio-resins for structural applications. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2018. vol. 106. pp. 59-69. doi: 10.1016/j.compositesa.2017.12.011
7. Meng X., Fan W., Wan Mahari W.A., Ge S. et al. Production of three-dimensional fiber needle-punching composites from denim waste for utilization as furniture materials. Journal of cleaner production. 2021. vol. 281. pp. 125321. doi: 10.1016/j.jclepro.2020.125321
8. Mendoza-Castillo D.I., Reynel-Ávila H.E., Bonilla-Petriciolet A., Silvestre-Albero J. Synthesis of denim waste-based adsorbents and their application in water defluoridation. Journal of Molecular Liquids. 2016. vol. 221. pp. 469-478. doi: 10.1016/j.molliq.2016.06.005
9. Zhong T., Dhandapani R., Liang D., Wang J. et al. Nanocellulose from recycled indigo-dyed denim fabric and its application in composite films. Carbohydrate polymers. 2020. vol. 240. pp. 116283. doi: 10.1016/j.carbpol.2020.116283
10. Haque A.N.M.A., Naebe M. Sustainable biodegradable denim waste composites for potential single-use packaging. Science of The Total Environment. 2022. vol. 809. pp. 152239. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.152239
11. Zhang X., Liu Y., Yong H., Qin Y. et al. Development of multifunctional food packaging films based on chitosan, TiO2 nanoparticles and anthocyanin-rich black plum peel extract. Food hydrocolloids. 2019. vol. 94. pp. 80-92. doi: 10.1016/j.foodhyd.2019.03.009
12. Alizadeh Sani M., Tavassoli M., Salim S.A., Azizi-lalabadi M. et al. Development of green halochromic smart and active packaging materials: TiO2 nanoparticle-and anthocyanin-loaded gelatin/κ-carrageenan films. Food Hydrocolloids. 2022. vol. 124. pp. 107324. doi: 10.1016/j.foodhyd.2021.107324
13. Khodaei D., Álvarez C., Mullen A.M. Biodegradable packaging materials from animal processing co-products and wastes: An overview. Polymers. 2021. vol. 13. no. 15. pp. 2561. doi:10.3390/роlуm13152561
14. Haghighi H., Biard S., Bigi F., de Leo R. et al. Comprehensive characterization of active chitosan-gelatin blend films enriched with different essential oils. Food Hydrocolloids. 2019. vol. 95. pp. 33-42. doi: 10.1016/j.foodhyd.2019.04.019
15. Hosseini S.F, Rezaei M., Zandi M., Farahmandghavi F. Development of bioactive fish gelatin/chitosan nanoparticles composite films with antimicrobial properties. Food chemistry. 2016. vol. 194. pp. 1266-1274. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.09.004.
16. Martucci J.F., Ruseckaite R.A. Antibacterial activity of gelatin/copper (II)-exchanged montmorillonite films. Food hydrocolloids. 2017. vol. 64. pp. 70-77. doi: 10.1016/j.foodhyd.2016.10.030
17. Hosseini S.F., Rezaei M., Zandi M., Farahmandghavi F. Preparation and characterization of chitosan nanoparticles‐loaded fish gelatin‐based edible films. Journal of Food Process Engineering. 2016. vol. 39. no. 5. pp. 521-530. doi: 10.1111/jfpe.12246
18. Temmink R., Baghaei B., Skrifvars M. Development of biocomposites from denim waste and thermoset bio-resins for structural applications. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2018. vol. 106. pp. 59-69. doi: 10.1016/j.compositesa.2017.12.011
19. Lee J.T., Kim M.W., Song Y.S., Kang T.J. et al. Mechanical properties of denim fabric reinforced poly (lactic acid). Fibers and Polymers. 2010. vol. 11. pp. 60-66. doi: 10.1007/s12221–010–0060–6
20. Shankar S., Wang L.F., Rhim J.W. Effect of melanin nanoparticles on the mechanical, water vapor barrier, and antioxidant properties of gelatin-based films for food packaging application. Food Packaging and Shelf Life. 2019. vol. 21. pp. 100363. doi: 10.1016/j.fpsl.2019.100363
21. Echegaray M., Mondragon G., Martin L., González A. et al. Physicochemical and mechanical properties of gelatin reinforced with nanocellulose and montmorillonite. Journal of Renewable Materials. 2016. vol. 4. no. 3. pp. 206-214. doi: 10.7569/JRM.2016.634106
22. Ben Z.Y., Samsudin H., Yhaya M.F. Glycerol: Its properties, polymer synthesis, and applications in starch based films. European Polymer Journal. 2022. vol. 175. pp. 111377. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2022.111377
23. Li X., Zhang H., He L., Chen Z. et al. Flexible nanofibers-reinforced silk fibroin films plasticized by glycerol. Composites Part B: Engineering. 2018. vol. 152. pp. 305-310. doi: 10.1016/j.compositesb.2018.08.136
24. Ili Balqis A.M., Nor Khaizura M.A.R, Russly A.R., Nur Hanani Z.A. Effects of plasticizers on the physicochemical properties of kappa-carrageenan films extracted from Eucheuma cottonii. International journal of biological macromolecules. 2017. vol. 103. pp. 721-732. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2017.05.105
25. Kalantarmahdavi M., Salari A., Pasdar Z., Amiryousefi M.R. Edible hyaluronic acid‐rich burger separator discs prepared from slaughterhouse waste. Food Science & Nutrition. 2022. vol. 10. no. 10. pp. 3515-3526. doi: 10.1002/fsn3.2740.
26. Fatima S., Mir M.I., Khan M.R., Sayyed R.Z. et al. The optimization of gelatin extraction from chicken feet and the development of gelatin based active packaging for the shelf-life extension of fresh grapes. Sustainability. 2022. vol. 14. no. 13. pp. 7881. doi: 10.3390/su14137881
27. Said N.S., Sarbon N.M. Response surface methodology (RSM) of chicken skin gelatin based composite films with rice starch and curcumin incorporation. Polymer Testing. 2020. vol. 81. pp. 106161. doi: 10.1016/j.polymertesting.2019.106161
28. Xiao C., Zhang Z., Zhang J., Lu Y. et al. Properties of regenerated cellulose films plasticized with α‐monoglycerides. Journal of applied polymer science. 2003. vol. 89. no. 13. pp. 3500-3505. doi: 10.1002/app.12509
29. Hubbe M.A., Ferrer A., Tyagi P., Yin Y. et al. Nanocellulose in thin films, coatings, and plies for packaging applications: A review. BioResources. 2017. vol. 12. no. 1. pp. 2143-2233. doi: 10.15376/biores.12.1.2143–2233
30. Tyuftin A.A., Kerry J.P. Gelatin films: Study review of barrier properties and implications for future studies employing biopolymer films. Food Packaging and Shelf Life. 2021. vol. 29. pp. 100688. doi: 10.1016/j.fpsl.2021.100688
Рецензия
Для цитирования:
Мелессе И.И., Филинская Ю.А., Кирш И.А., Альхаир А.Я. Валоризация и характеристика физико-механических свойств текстильных отходов для полимерных композитов. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2024;86(1):242-248. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-1-242-248
For citation:
Melesse E.Y., Filinskaya Y.A., Kirsh I.A., Alhkair A.Y. Valorization and Characterization of the Physicomechanical Properties of Textile Waste for Polymer Composites. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2024;86(1):242-248. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-1-242-248
Просмотров:
233
Послать статью по эл. почте 
Оставить комментарий 
