Spray-Coated Multilayer Cellulose Nanocrystal—Chitin Nanofiber Films for Barrier Applications

Abstract

Chitin is an abundant biopolymer whose natural production is second only to cellulose. Similar to cellulose nanocrystals (CNCs) or nanofibers (CNFs), chitin nanofibers (ChNFs) can be isolated and used as sustainable O 2 barrier materials for food, electronics, and pharmaceutical packaging. These bioavailable nanomaterials are readily dispersed in water enabling spray-coated films to be deposited at high rates onto uneven or delicate surfaces. In the present study, we demonstrate the successful layer-by-layer spray coating of cationic ChNF and anionic CNC suspensions onto poly(lactic acid) (PLA) films. ChNF/CNC multilayers were found to lead to a reduction in the O 2 permeability of the final composite film by as much as 73% with the largest effects seen in composites with three alternating layers (ChNF-CNC-ChNF). Multilayer ChNF/CNC coatings were found to have lower O 2 permeability and lower haze than those coated with ChNF or CNCs alone (72% and 86% lower haze, respectively), pointing to a synergistic effect. The composites had a water vapor transmission rate similar to the PLA substrate.

Future manufacturing and remanufacturing of polymeric materials

“…Among those in the category of renewable feedstocks, multiple examples already exist. These include bioisoprene by DuPont(not a commercial product), bioethylene from ethanol, and other bio‐derived monomers/polymers such as polylactic acid and chitin and chitosan polymers . Additional examples include bio‐derived alcohols used in place of oil‐based alcohols in, for instance, the DuPont polyester Sorona, based on 1,3 propanediol, and the Coca Cola polyester Plant Bottles (polyethylene terephthalate [PET] made partially from biofeedstocks) .…”

“…Starch‐based polymers can be produced as homogeneous polymers, or nanocrystalline starch can be used as a blend/composite for nanoreinforcement. Likewise, nanocellulose can be used as a rheology modifier or a nanoreinforcing agent in composites. Castor oil has been used as the polyol in biodegradable polymers, especially polyurethanes .…”

“…Nanoencapsulation via miniemulsion polymerization or other processes, provides opportunities for exceptional reinforcement and property improvement, as well as enhanced barrier properties . In addition, nanocapsules can be used as carriers for therapeutics, hollow particles for improved optical properties, and smart polymers capable of responding to environmental stimuli .…”

Estudo Da Influência Da Ondulação Geoidal Na Medição De Pontos Sobre a Superfície Física

“…Em nenhuma área as aplicações de QCM tiveram um aumento tão expressivo nos últimos anos como no campo da análise bioquímica. Os dispositivos QCM são rotineiramente usados como sondas bioquímicas para a investigação e/ou monitoramento de processos bioquimicamente significativos (MONNIER et al, 2018;DENIZ;DELIGÖZ, 2019 (SVAGAN et al, 2012;SHEIKHI et al, 2018), aplicação em engenharia de tecidos, melhorando processo de cicatrização (WEI et al, 2012;CONTARDI et al, 2017), aplicação dermatológica para melhoramento da pele (MIYAMOTO et al, 2017) e liberação controlada de fármacos (SATO et al, 2015;SATAM et al, 2018). Este desafio está acompanhado A terceira seção apresenta a metodologia para a simulação da planta de etanol e bioetanol integrada.…”

Compósito De Borracha Natural Reforçado Com Bagaço Da Canade-Açúcar: Efeitos Mecânicos Do Tratamento Alcalino

“…De acordo com Damos, Mendes, Kubota (2004) MISHRA, 1995;BAO et al, 1996;KUGIMIYA;TAKEUCHI, 1999) ensaios ambientais (YAO; NIE; MO, 1989), ciências farmacêuticas (NIE; LIU; YAO, 1990;PERCIVAL et al, 2001) ciências da vida (EBERSLE et al, 1990;YAMAGUCHI;SHIMOMURA, 1993) e química analítica (DICKERT;LIEBERZEIT;TORTSCHANOFF, 2000;PERCIVAL et al, 2002), já que o instrumental fornece um método independente para o estudo direto do processo de interação bio-específica (KUGIMIYA;TAKEUCHI, 1999;KRISTENSEN et al, 2003). A detecção seletiva e sensível de compostos bioquimicamente ativos pode ser obtida empregando-se esta técnica (BEN-DOV;WILLMER, 1997;HENGERER et al, 1999 Atualmente, existe um desafio na construção de filmes em torná-los competitivos para substituir os plásticos cem por cento à base de petróleo, devido às exigentes legislações ambientais que são aplicadas com mais força hoje, testando combinações exitosas como outros materiais mais amigáveis ao meio ambiente e ao homem como PLA, colágeno, arginina, PELA, TEMPO, PAni (FARIA-TISCHER et al, 2016), ácido hialurônico que possam atingir as exigências das diferentes aplicações no mercado como é o caso do empacotamento de alimentos sensíveis ao oxigênio aprimorando as propriedades de barreira a gases (SVAGAN et al, 2012;SHEIKHI et al, 2018), aplicação em engenharia de tecidos, melhorando processo de cicatrização (WEI et al, 2012;CONTARDI et al, 2017), aplicação dermatológica para melhoramento da pele (MIYAMOTO et al, 2017) e liberação controlada de fármacos (SATO et al, 2015;SATAM et al, 2018). Este trabalho está separado em cinco seções, além da introdução.…”