การสลายพันธะพอลิเมอร์ของลิกนินโดยใช้ตัวทำละลายน้ำและเอทานอล เพื่อสังเคราะห์ เรโซลลิกนินสำหรับขึ้นรูปโฟมลิกนิน
คำสำคัญ:
โฟมธรรมชาติ, การสลายพันธะพอลิเมอร์, ฟีนอลโฟมบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ใช้ลิกนินเพื่อทดแทนฟีนอลในการสังเคราะห์โฟม โดยศึกษาการสลายพันธะพอลิเมอร์ของลิกนินโดยใช้ตัวทำละลายที่เป็นน้ำ (LS-W) และสารละลายเอทานอล (LS-ETH) เพื่อเป็นส่วนผสมในการสังเคราะห์ลิกนินเรโซล (LR) สำหรับขึ้นรูปลิกนินโฟม (LF) การทดสอบการสลายพันธะของลิกนินปริมาณต่างๆ ที่เวลาทำปฏิกิริยา 30 และ 60 นาที จนได้ภาวะที่เกิดความเข้มข้นของฟีนอลสูงสุดจะถูกประยุกต์ไปสังเคราะห์ LR และขึ้นรูป LF จากผลการทดลองพบว่า LS-ETH ที่มีลิกนินร้อยละ 30.61 โดยน้ำหนัก และเวลา 30 นาที มีค่าความเข้มข้นของฟีนอลสูงที่สุดคือ 1644 ppm และเลือกปริมาณการเติมลิกนิน เพื่อทดแทนฟีนอลร้อยละ 15 โดยน้ำหนักของฟีนอลสำหรับสังเคราะห์ลิกนินเรโซล ผลการวิเคราะห์ FTIR พบว่าลิกนินเรโซลที่ตัวทำละลายต่างกันมีหมู่ฟังก์ชันและโครงสร้างทางเคมีคล้ายคลึงกับฟีนอลเรโซล (PR) ค่าความหนาแน่นและการรับแรงอัดของลิกนินโฟมที่ใช้ตัวทำละลายเป็นน้ำ (LF-W-15) มีค่า 85.68 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และ152.27 กิโลปาสคาล เปรียบเทียบกับลิกนินโฟมที่ใช้ตัวทำละลายเป็นสารละลายเอทานอล (LF-ETH-15) มีค่า 70.19 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และ113.7 กิโลปาสคาล ตามลำดับ เมื่อพิจารณาสัณฐานวิทยาของโฟมพบว่ารูพรุนของโฟมโดยส่วนมากมีลักษณะเป็นเซลล์แบบปิด
เอกสารอ้างอิง
American Society for Testing and Materials (ASTM C1126) Standard Specification for Faced or Unfaced Rigid Cellular Phenolic Thermal Insulation. 2009 :1-5.
Li B, Wang Y, Mahmood N, Yuan Z, Schmidt J, (Charles) Xu C. Preparation of bio-based phenol formaldehyde foams using depolymerized hydrolysis lignin. Ind Crops Prod. 2017; 97: 409–416.
Shen H, Nutt S. Mechanical characterization of short fiber reinforced phenolic foam. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2003; 34(9): 899–906.
Li Y, Ragauskas AJ. Kraft Lignin-Based Rigid Polyurethane Foam. Journal of Wood Chemistry and Technology. 2012; 32(3): 210–224.
Li B, Zhou M, Huo W, Cai D, Qin P, Cao H, et al. Fractionation and oxypropylation of corn-stover lignin for the production of biobased rigid polyurethane foam. Industrial Crops and Products. 2020; 143: 111887.
Mwamatope B, Tembo D, Chikowe I, Kampira E, Nyirenda C. Total phenolic contents and antioxidant activity of Senna singueana, Melia azedarach, Moringa oleifera and Lannea discolor herbal plants. Scientific African. 2020; 9: e00481.
Zhang W, Ma Y, Wang C, Li S, Zhang M, Chu F. Preparation and properties of lignin–phenol–formaldehyde resins based on different biorefinery residues of agricultural biomass. Industrial Crops and Products. 2013; 43: 326–333.
Kirk TK, Farrell RL. Enzymatic “Combustion”: The Microbial Degradation of Lignin. Annual Review of Microbiology. 1987; 41(1): 465–501.
Leephisuth P, Sriprom P, Neramittagapong S, Neramittagapong A. Optimization of Lignin Degradation to Phenol Using Wet Oxidation Under Mild Condition. KKU Res J. 2020; 20(1): 90-101. Thai.
Sangnak S, Sriprom P, Neramittagapong A, Neramittagapong S. Degradation of Lignin to High Value-Added Compounds Using Hydrothermal Method Over Ni/Al2O3 Catalyst. KKU Res J. 2015; 15(4): 36–44. Thai.
Wang G, Liu X, Zhang J, Sui W, Jang J, Si C. One-pot lignin depolymerization and activation by solid acid catalytic phenolation for lightweight phenolic foam preparation. Industrial Crops and Products. 2018;124: 216–225.
American Society for Testing and Materials (ASTM D1622) Standard Test Method for Apparent Density of Rigid Cellular Plastics. 2004; 14: 3–6.
American Society for Testing and Materials (ASTM D1621) Standard test method for compressive properties of rigid cellular plastics. 1991 :1621–1673.
Ouyang X, Ruan T, Qiu X. Effect of solvent on hydrothermal oxidation depolymerization of lignin for the production of monophenolic compounds. Fuel Process Technol. 2016; 144: 181–185.
Kifer EW, Colton JP, Stickel JT. Closed cell phenolic foam containing alkyl glucosides. United States patent US 4956394. 1990 Sep 11.
Li B, Feng SH, Niasar HS, Zhang YS, Yuan ZS, Schmidt J, et al. Preparation and characterization of bark-derived phenol formaldehyde foams. RSC Advances. 2016; 6(47): 40975–81.
Paysepar H, Hu Y, Feng S, Yuan Z, Shui H, (Charles) Xu C. Bio-phenol formaldehyde (BPF) resoles prepared using phenolic extracts from the biocrude oils derived from hydrothermal liquefaction of hydrolysis lignin. Reactive and Functional Polymers. 2020; 146: 104442.
Poljanšek I, Šebenik U, Krajnc M. Characterization of phenol-urea-formaldehyde resin by inline FTIR spectroscopy. Journal of Applied Polymer Science. 2006; 99(5): 2016–2028.
Abdelaziz O, Hulteberg C. Physicochemical Characterisation of Technical Lignins for Their Potential Valorisation. Waste and Biomass Valorization. 2016;
Tejado A, Peña C, Labidi J, Echeverria JM, Mondragon I. Physico-chemical characterization of lignins from different sources for use in phenol–formaldehyde resin synthesis. Bioresource Technology. 2007; 98(8): 1655–1663.
Alriols MG, Tejado A, Blanco M, Mondragon I, Labidi J. Agricultural palm oil tree residues as raw material for cellulose, lignin and hemicelluloses production by ethylene glycol pulping process. Chemical Engineering Journal. 2009; 148(1): 106–114.
Cheng S, D’Cruz I, Yuan Z, Wang M, Anderson M, Leitch M, et al. Use of Biocrude Derived from Woody Biomass to Substitute Phenol at a High-Substitution Level for the Production of Biobased Phenolic Resol Resins. Journal of Applied Polymer Science. 2011; 121: 2743–2751.
Boukir A, Fellak S, Doumenq P. Structural characterization of Argania spinosa Moroccan wooden artifacts during natural degradation progress using infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and X-Ray diffraction (XRD). Heliyon. 2019; 5(9): e02477.
Ren X, Cai H, Du H, Chang J. The Preparation and Characterization of Pyrolysis Bio-Oil-Resorcinol-Aldehyde Resin Cold-Set Adhesives for Wood Construction. Polymers. 2017; 9: 232.
Santos OSH, Coelho da Silva M, Silva VR, Mussel WN, Yoshida MI. Polyurethane foam impregnated with lignin as a filler for the removal of crude oil from contaminated water. Journal of Hazardous Materials. 2017; 324: 406–413.
Wells T, Kosa M, Ragauskas AJ. Polymerization of Kraft lignin via ultrasonication for high-molecular-weight applications. Ultrasonics Sonochemistry. 2013; 20(6): 1463–1469.
Hu L, Zhou Y, Zhang M, Liu R. Characterization and properties of a lignosulfonate-based phenolic foam. Bioresources. 2011;7.
Li B, Yuan Z, Schmidt J, (Charles) Xu C. New foaming formulations for production of bio-phenol formaldehyde foams using raw kraft lignin. European Polymer Journal. 2019; 111: 1–10.
Jalalian M, Jiang Q, Coulon A, Storb M, Woodward R, Bismarck A. Mechanically whipped phenolic froths as versatile templates for manufacturing phenolic and carbon foams. Materials & Design. 2019; 168: 107658.
