Lignin saqlovchi sellyuloza mikro/nanofibrillari (lignin-containing cellulose micro/nanofibrils, LCMNF) ushbu tadqiqotda oqartirilmagan qogʻoz quvur ishlab chiqarish chiqindilaridan olingan va formaldegidsiz natriy silikat yelimini mustahkamlash uchun qoʻllaniladigan fibrillyar lignosellyulozik mustahkamlovchi materialdir. Tadqiqotchilar qogʻoz quvur chiqindilarini ishqoriy dastlabki ishlov va mexanik fibrillash orqali LCMNF ga aylantirgan, PEG 400 yordamida dispersiyani qoʻllab-quvvatlagan va fibrillarni tijoriy natriy silikat yelimiga %0,5, %1,0, %1,5 va %2,0 nisbatlarda qoʻshgan. Formulyatsiyalar FTIR, optik mikroskopiya, rotatsion va osillyatsion reologiya, bir qoplamali siljish sinovi hamda sinish yuzasi tahlili bilan baholangan.

LCMNF miqdori oshgani sayin yelimning qovushoqligi, oqish kuchlanishi, saqlash moduli va deformatsiyaga qarshi strukturaviy qarshiligi oshgan. Shunga qaramay, barcha formulyatsiyalar siljish tezligi oshganda qovushoqlikning kamayishi bilan tavsiflanadigan shear-thinning xatti-harakatini saqlab qolgan. Bu xususiyat yelimning past mexanik kuchlanishda strukturaviy barqaror qolib, nasoslash, aralashtirish yoki yoyish kabi yuqori siljishli jarayonlarda oqishiga imkon berishi mumkin boʻlgan reologik muvozanatni ifodalaydi.

Mexanik natijalar konsentratsiyaga kuchli bogʻliq. %0,5 LCMNF uzilishdagi nisbiy choʻzilishni taxminan %40 oshirgan, %1,0 LCMNF esa siljish modulini taxminan %41 ko‘targan. Har ikkala konsentratsiya sof natriy silikat yelimiga nisbatan sinishgacha yutiladigan energiyani oshirgan holda siljish mustahkamligini saqlagan. Aksincha, %1,5 va %2,0 LCMNF da fibril agregatsiyasi va mikrostrukturaviy geterogenlik oshib, siljish mustahkamligi pasaygan.

Oʻrganilgan sharoitlarda %1,0 LCMNF reologik tuzilma, qattiqlik, siljish mustahkamligi, deformatsiya qobiliyati, energiya yutilishi va sinish morfologiyasi birgalikda baholanganda eng muvozanatli formulyatsiya deb topilgan. Biroq mexanik sinovlar yakuniy qogʻoz quvur mahsulotida emas, Pinus sp. yogʻochining bir qoplamali birikmalarida oʻtkazilgan. Shu sababli tadqiqot %1,0 LCMNF formulyatsiyasi qogʻoz quvur ishlab chiqarish uchun istiqbolli ekanini koʻrsatadi; yakuniy mahsulot samaradorligini hali tasdiqlamaydi.

LCMNF nima va natriy silikat yelimida nima uchun qoʻllaniladi?

LCMNF sellyuloza tolalari mikro va nano oʻlchamdagi fibrillarga ajratilgan, ammo xomashyodagi ligninning bir qismi saqlanib qolgan lignosellyulozik fibril tizimidir; ushbu tadqiqotda qogʻoz quvur ishlab chiqarish chiqindilaridan olingan LCMNF moʻrt natriy silikat matritsasida fizik fibril tarmogʻi, kuchlanishni uzatish, yoriqning ogʻishi va fibril koʻpriklanishini taʼminlay oladigan mustahkamlovchi sifatida qoʻllangan.

Natriy silikat yelimining afzalligi va cheklovi

Natriy silikat yelimlari past narxi, qogʻoz asosidagi mahsulotlarda uzoq qoʻllanish tarixi, kimyoviy chidamliligi va formaldegid saqlamasligi sababli sanoat nuqtai nazaridan muhimdir. Biroq noorganik silikat tarmogʻining qattiqligi qotgan yelimda moʻrtlik, cheklangan deformatsiya qobiliyati va sinishdan oldingi past energiya yutilishiga olib kelishi mumkin.

Shu sababli tadqiqotning maqsadi yelimni shunchaki yanada “mustahkam” qilish emas. Istalgan tuzilma qoʻllash vaqtida yetarli oquvchanlikni saqlaydigan, qoʻllangandan keyin qatlamning ortiqcha oqishini cheklaydigan va sinish paytida koʻproq energiya sarflay oladigan kompozit yelimni yaratishdir.

Aylanma iqtisodiyot bilan bogʻliqlik

LCMNF xomashyosi yangi ishlab chiqarilgan sof sellyuloza emas. Tadqiqot qogʻoz quvur ishlab chiqarishdan qolgan oqartirilmagan chiqindilarni qayta ishlashni oʻrganadi. Bu chiqindilarni anʼanaviy qayta ishlash sikllaridan keyin funksional mikro/nanofibril mustahkamlovchiga aylantirish ularni ayni ishlab chiqarish zanjiriga qaytarish mumkin boʻlgan yuqori qoʻshilgan qiymatli foydalanish yoʻlini yaratishi mumkin.

Ligninning toʻliq olib tashlanmasligi ham muhim. Manba ligninni saqlash keng qamrovli oqartirish jarayonlariga nisbatan jarayon murakkabligi, kimyoviy sarf, energiya talabi va chiqindi hosil boʻlishini kamaytirish salohiyatiga ega ekanini muhokama qiladi.

LCMNF qanday tayyorlangan?

Tijoriy natriy silikat yelimining tarkibi

Manbada qoʻllangan tijoriy SS yelimining qattiq modda miqdori %55 deb berilgan. Mahsulot %8,0–8,5 Na₂O va %25,4–26,7 SiO₂ saqlaydi, solishtirma zichligi 1,36–1,38 g·cm⁻³ oraligʻida.

SEM va EDS nimani ko‘rsatdi?

PEG 400 bilan ishlov berilgan LCMNF ning FE-SEM tasvirlari mikro va nano oʻlchamli fibrillarni oʻz ichiga olgan geterogen, ammo katta darajada fibrillashgan tarmoqni koʻrsatgan. Yuzta alohida fibril oʻlchovidan olingan oʻrtacha nanofibril diametri 59,53 ± 14,53 nm.

EDS xaritalash fibrillyar tuzilma boʻylab kremniyga boy kichik hududlar mavjudligini koʻrsatgan. Kremniy dastlabki qogʻoz quvur ishlab chiqarishda ishlatilgan natriy silikat yelimi qoldigʻi bilan bogʻlangan. Bu natija NaOH ishlovi qoldiq yelimning barchasini emas, bir qismini olib tashlaganini koʻrsatadi.

Manba talqiniga koʻra, PEG 400 fibril yuzasidagi oʻzaro taʼsirlar va sterik toʻsiqlanish orqali qayta agregatsiyani kamaytirishga yordam bergan. Biroq yuqori LCMNF konsentratsiyasida bu dispersiya yordami fibril–fibril oʻzaro taʼsirlarini toʻliq toʻxtata olmagan.

FTIR spektrlari nimani ko‘rsatdi?

FTIR tahlili 4000–500 cm⁻¹ oraligʻida, 4 cm⁻¹ spektral aniqlikda va 64 skan bilan bajarilgan. Taxminan 3260 cm⁻¹ dagi keng tasma silanol va boshqa gidroksil guruhlarining O–H choʻzilish tebranishlari bilan bogʻlangan. LCMNF saqlovchi tizimlarda sellyuloza, lignin va PEG ning gidroksil guruhlari ham ushbu sohaga hissa qoʻshadi.

2925 va 2855 cm⁻¹ tasmalar alifatik C–H choʻzilishlari bilan; 1744 cm⁻¹ tasma qoldiq gemisellyuloza tuzilmalaridagi konjugatsiyalanmagan karbonil guruhlari bilan; 1645 cm⁻¹ sohasi O–H deformatsion tebranishlari bilan bogʻlangan.

Taxminan 1100 va 955 cm⁻¹ sohalarida silikat tarmogʻidan keladigan Si–O–Si, Si–O va Si–OH tebranishlari ustun. LCMNF qoʻshilgandan keyin bu sohalardagi profil oʻzgarishlari organik LCMNF/PEG komponentlari bilan silikat matritsasidagi mahalliy tebranish muhitining oʻzgarishi bilan bogʻlangan. Manba bu spektral oʻzgarishlarni yangi kovalent reaksiyaning bevosita dalili sifatida taqdim etmaydi.

Optik mikroskopiya nima uchun muhim?

Sof SS yelimi yarim shaffof tuzilma ichida qoramtir va tartibsiz hududlarni koʻrsatgan. LCMNF qoʻshilishi yelim rangini lignindan kelib chiqqan xromoforlarga mos ravishda asta-sekin jigarrang tomonga oʻzgartirgan.

Yanada muhimi, LCMNF agregatlarining soni va oʻlchami konsentratsiya oshgani sayin koʻpaygan. Ayniqsa %1,5 va %2,0 formulyatsiyalarda mahalliy fibril toʻplanishlari yaqqol boʻlgan. Bu morfologik oʻzgarish keyinchalik mexanik sinovlarda kuzatilgan siljish mustahkamligi yoʻqolishi bilan mos keladi.

LCMNF ulushi oshgani sayin yelim reologiyasi qanday oʻzgaradi?

LCMNF miqdori oshgani sayin natriy silikat yelimining past siljish sharoitlaridagi qovushoqligi, oqish kuchlanishi va elastik strukturaviy qarshiligi keskin oshgan; shu bilan birga barcha formulyatsiyalar siljish tezligi oshganda qovushoqlik pasayishi bilan tavsiflanadigan shear-thinning xatti-harakatini saqlagan.

Herschel–Bulkley modeli

Rotatsion sinovlarda oqim xatti-harakati Herschel–Bulkley tenglamasi bilan modellashtirilgan:

\[ \tau=\kappa\gamma^{\eta}+\tau_0 \tag{1} \]

Bu yerda \(\tau\) siljish kuchlanishini (Pa), \(\tau_0\) oqish kuchlanishini (Pa), \(\gamma\) siljish tezligini (s⁻¹), \(\kappa\) konsistensiya indeksini (Pa·sⁿ) va \(\eta\) oʻlchamsiz oqim xatti-harakati indeksini ifodalaydi. Manbada \(\eta\) belgisi bu yerda qovushoqlik emas, oqim xatti-harakati indeksidir.

\(\eta<1\) boʻlishi siljish tezligi oshgani sayin koʻrinma qovushoqlikning kamayishini anglatuvchi psevdoplastik/shear-thinning xatti-harakatini bildiradi.

Oqish kuchlanishining 0,03 Pa dan 15,95 Pa gacha oshishi LCMNF koʻpaygani sayin oqimni boshlash uchun yuqoriroq kuchlanish talab etilishini koʻrsatadi. Shu bilan bir vaqtda oqim indeksining 0,85 dan 0,44 gacha pasayishi fibrilga boyroq yelimlarda kuchliroq shear-thinning xatti-harakati rivojlanganini koʻrsatadi.

Siljish ostida fibril tarmogʻi nima uchun zaiflashadi?

Past siljish tezliklarida fibrillar orasidagi fizik kontaktlar va chigalliklar yelim ichida uch oʻlchamli tuzilma hosil qilib, oqim qarshiligini oshiradi. Siljish tezligi oshganda fibrillar oqim yoʻnalishiga moslanishi va fibril–fibril kontaktlarining bir qismi buzilishi mumkin. Natijada yelim yuqori siljish ostida osonroq oqadi.

Manbada SS/%0,5 LCMNF taxminan 29,77 s⁻¹ da 0,24 Pa·s qovushoqlikka yetgan boʻlsa, SS/%1,0 LCMNF shu darajaga yaqin 0,23 Pa·s qovushoqlikka faqat taxminan 168,79 s⁻¹ da yetgan. %1,5 va %2,0 formulyatsiyalar oʻrganilgan siljish tezligi oraligʻida sof SS egri chizigʻi bilan bunday kesishmagan.

Oqimni taʼminlash uchun zarur mexanik energiya

Parallel plastina geometriyasidagi burchak tezligi manbada:

\[ \gamma=\frac{R\omega}{h} \qquad\Rightarrow\qquad \omega=\frac{\gamma h}{R} \tag{2} \]

munosabat orqali hisoblangan. Aylanish quvvati:

\[ P=M\omega \tag{3} \]

va qisqa oʻlchash oraligʻidagi energiya:

\[ E=P\Delta t \tag{4} \]

deb taʼriflangan. Shunday qilib i-chi oʻlchash nuqtasidagi mexanik energiya:

\[ E_i=M_i\left(\frac{\gamma_i h}{R}\right)\Delta t \tag{6} \]

deb hisoblangan. \(M_i\) moment, \(h\) plastinalar oraligʻi, \(R\) plastina radiusi va \(\Delta t\) oʻlchash vaqt oraligʻidir.

SS/%0,5 LCMNF 0,24 Pa·s qovushoqlikka 8,53 mJ energiya kiritilganda yetgan, SS/%1,0 LCMNF esa taxminan shu 0,23 Pa·s qovushoqlik uchun 308,13 mJ talab qilgan. Manba bu farqni taxminan 36,12 baravar deb beradi. Natija oʻxshash koʻrinma qovushoqlik ikki formulyatsiyada bir xil ichki strukturaviy qarshilikni anglatmasligini koʻrsatadi.

Harorat xatti-harakati

Harorat sinovi 20–80 °C oraligʻida, 2 °C·min⁻¹ qizdirish tezligida va 100 s⁻¹ doimiy siljish tezligida oʻtkazilgan. Sof SS yelimining qovushoqligi dastlab kamayib, 30 °C da minimum 0,154 Pa·s qiymatiga yetgan. Yuqoriroq haroratlarda esa suv yoʻqotilishi va silikat tarmogʻidagi termik qayta tuzilish/zichlashishga mos ravishda yana oshgan.

LCMNF saqlovchi formulyatsiyalar butun qizdirish sikli davomida sof SS dan yuqori qovushoqlik koʻrsatgan. Eng yuqori konsentratsiyali SS/%2,0 LCMNF taxminan 64 °C dan yuqorida 10,581 Pa·s ga yetgan va 80 °C da 50 Pa·s dan oshgan.

Osillyatsion reologiya: elastik tarmoqning hosil boʻlishi

Amplituda skanida past deformatsiyalarda barcha formulyatsiyalarda saqlash moduli \(G'\), yoʻqotish moduli \(G''\) dan katta boʻlgan. LCMNF oshgani sayin \(G'\) ko‘tarilgan va tuzilmaning elastik energiya saqlash qobiliyati oshgan.

Chiziqli viskoelastik sohaning (LVER) chegarasi \(G'\) ning boshlangʻich qiymatidan %5 kamaygan deformatsiya sifatida belgilangan. LCMNF konsentratsiyasi oshgani sayin bu chegara kichraygan: fibril tarmogʻi qattiqroq boʻlib borar ekan, elastik chegara oshib ketganda strukturaviy buzilishga sezgirroq boʻlgan.

%1,5 gacha boʻlgan formulyatsiyalarda oʻrganilgan deformatsiya oraligʻida \(G'\), \(G''\) dan katta qolgan va oqish nuqtasi hosil boʻlmagan. SS/%2,0 LCMNF da esa \(G'=G''\) kesishishi **34,44 Pa** siljish kuchlanishida yuz bergan.

Yoʻqotish omili va kompleks qovushoqlik

Yoʻqotish omili:

\[ \tan\delta=\frac{G''}{G'} \tag{7} \]

deb hisoblanadi. \(\tan\delta>1\) qovushqoq xatti-harakat, \(\tan\delta<1\) esa elastik xatti-harakat ustunligini koʻrsatadi.

Sof SS yelimi past chastotada 10³ dan yuqori \(\tan\delta\) qiymatlarini ko‘rsatgan, faqat %0,5 LCMNF qoʻshilganda ham \(\tan\delta\) oʻlchangan barcha chastota oraligʻida 1 dan past qolgan. Yuqori LCMNF formulyatsiyalarida qiymatlar odatda 0,03–0,3 oraligʻida barqarorlashgan.

Kompleks qovushoqlik:

\[ \eta^{*}= \frac{\sqrt{G'^2+G''^2}}{\omega} \tag{8} \]

deb hisoblangan. LCMNF saqlovchi formulyatsiyalar ayniqsa past chastotada sof SS ga nisbatan bir necha tartib yuqori kompleks qovushoqlik ko‘rsatgan. Bu topilma fibrillar uzoq vaqt masshtablarida strukturaviy relaksatsiyani cheklaydigan bogʻlangan tarmoq hosil qilishi bilan mos keladi.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Reologiya tajriba tuzilishi

Reologik oʻlchovlar Anton Paar MCR 301 reometrida, 25 mm diametrli parallel plastina geometriyasi va 1 mm doimiy plastinalar oraligʻi bilan bajarilgan.

Barqaror siljish oʻlchovlari 20 °C da 0,01–1000 s⁻¹ siljish tezligi oraligʻida bajarilgan. Harorat sinovi 20–80 °C oraligʻida va 100 s⁻¹ doimiy siljish tezligida oʻtkazilgan.

Amplituda skani 0,1 Hz da va %0,01–100 deformatsiya oraligʻida; chastota skani esa LVER ichida %0,1 doimiy deformatsiyada va 0,1–100 rad·s⁻¹ burchak chastotasi oraligʻida bajarilgan.

Bir qoplamali siljish sinovi

Mexanik sinovlar Pinus sp. yogʻoch namunalarida bir qoplamali birikma geometriyasida va ASTM D906-20 dan moslashtirilgan tartibda bajarilgan. Yelim yoyish miqdori 150 g·m⁻².

Biriktirilgan namunalar 1 MPa bosim ostida 120 °C da 8 daqiqa issiq presslangan, soʻng 20 ± 2 °C va %65 ± 3 nisbiy namlikda doimiy massagacha konditsiyalangan.

Har bir formulyatsiya uchun 10 birikma tayyorlangan. Mexanik sinov 20 kN load cell qoʻllanilgan universal sinov qurilmasida 5 mm·min⁻¹ travers tezligida bajarilgan.

Siljish mustahkamligi

Siljish mustahkamligi:

\[ f_s=\frac{F_{\max}}{A} \tag{9} \]

bilan hisoblangan. \(F_{\max}\) maksimal yukni (N), \(A\) yelimlangan maydonni (mm²) ifodalaydi. Natija N·mm⁻² birligida.

Siljish moduli

Siljish kuchlanishi–nisbiy choʻzilish egri chizigʻining chiziqli qismidan:

\[ G= \frac{f_2-f_1} {\varepsilon_2-\varepsilon_1} \tag{10} \]

hisoblangan. Manba nisbiy choʻzilishni sinov mashinasi siljishini 45 mm erkin oraliqqa boʻlish orqali aniqlagan.

Uzilishdagi nisbiy choʻzilish

\[ \varepsilon_b= \frac{\Delta L_b}{L_0} \tag{11} \]

ifodasida \(\Delta L_b\) sinish paytidagi siljish, \(L_0=45\) mm esa erkin namuna uzunligidir.

Sinishgacha energiya

Sinishgacha energiya siljish kuchlanishi–nisbiy choʻzilish egri chizigʻi ostidagi sinish nuqtasigacha boʻlgan maydon sifatida hisoblangan:

\[ U_f= \int_{0}^{\varepsilon_b} f_s\,d\varepsilon \tag{12} \]

Manba sonli integratsiya uchun trapetsiya usulidan foydalangan. Bu kattalik faqat maksimal mustahkamlikni emas, balki birikma sinishidan oldin qancha mexanik energiyani yuta olishini koʻrsatadi.

Nima uchun %1,0 LCMNF eng mos umumiy formulyatsiya sifatida tanlandi?

%1,0 LCMNF oʻrganilgan formulyatsiyalar orasida siljish modulini va sinishgacha energiyani sezilarli oshirgan holda siljish mustahkamligi hamda deformatsiya qobiliyatini saqlagan, shu bilan birga reologiyada kuchli, ammo yuqori siljishda ham ishlov berish mumkin boʻlgan fibrillyar tuzilma va sinish yuzalarida yaqqol fibril koʻpriklanishini koʻrsatgan; yuqoriroq LCMNF miqdorlarida esa agregatsiya va geterogenlik oshib, siljish mustahkamligini kamaytirgan.

%0,5 LCMNF ning alohida afzalligi

%0,5 LCMNF uzilishdagi nisbiy choʻzilishni 0,286 dan 0,401 mm·mm⁻¹ gacha oshirgan. Bu taxminan %40 ortish yelimlangan birikma sinishidan oldin koʻproq deformatsiyaga imkon berganini ko‘rsatadi.

Aynan shu formulyatsiyada siljish mustahkamligi 2,49 N·mm⁻² boʻlib, sof SS ning 2,44 N·mm⁻² qiymatidan statistik jihatdan farq qilmaydi. Sinishgacha energiya esa 0,168 dan 0,303 MJ·m⁻³ gacha oshgan.

%1,0 LCMNF ning alohida afzalligi

%1,0 LCMNF siljish modulini 5,53 dan 7,81 N·mm⁻² gacha koʻtarib, taxminan %41 oshirgan. Siljish mustahkamligi 2,40 N·mm⁻² bilan sof SS darajasida saqlangan, sinishgacha energiya esa barcha formulyatsiyalar ichidagi eng yuqori oʻrtacha qiymat — 0,331 MJ·m⁻³ ga yetgan.

%0,5 va %1,0 formulyatsiyalarning sinishgacha energiya qiymatlari bir-biridan statistik jihatdan farq qilmaydi. Ikki konsentratsiyaning afzalligi turli mexanik profillar yaratishidadir: %0,5 yuqoriroq deformatsiya qobiliyatini, %1,0 esa yuqoriroq qattiqlik va energiya yutilishi muvozanatini taʼkidlaydi.

Nima uchun %1,5 va %2,0 LCMNF samaradorlikni pasaytirdi?

Yuqori fibril konsentratsiyasida fibril–fibril kontaktlarining koʻpayishi kuchliroq reologik tarmoq hosil qilgan; biroq ayni vaqtda agregatsiya va mikrostrukturaviy geterogenlik oshgan. Mahalliy fibril toʻplamlari kuchlanishning yelim qatlamida bir tekis qayta taqsimlanishini qiyinlashtirishi va kuchlanish kontsentratsiyasi hududlarini hosil qilishi mumkin boʻlgan tuzilmalar sifatida talqin qilingan.

Bu holat siljish mustahkamligining %1,5 LCMNF da 1,66, %2,0 LCMNF da 1,52 N·mm⁻² gacha tushishi bilan mos keladi. Demak, reologik tuzilma kuchaygani sayin mexanik samaradorlik cheksiz oshmaydi.

Sinish yuzalari

Makroskopik sinish tahlili adgeziv sinish (AF), koheziv yelim sinishi (CF) va koheziv substrat sinishi (CSF) kabi aralash sinish turlarini koʻrsatgan. EDS kremniy xaritalari ayrim hududlarda SS yelimi yogʻoch yuzasida qolganini, boshqa hududlarda esa yalangʻoch yogʻoch ochilganini tasdiqlagan.

Sof SS yelimining SEM sinish yuzasi nisbatan silliq, keng tekis sohalar va chiziqli yoriq yoʻllari bilan tavsiflanadi. Bu morfologiya past energiya yutilishiga mos keladigan moʻrtroq xatti-harakatni ko‘rsatadi.

%0,5 LCMNF da yuzasi qoʻpolroq boʻlib, yoriq yoʻllari yanada egri-bugri boʻlgan. Manba buni yoriqning ogʻishi va sinish paytida ko‘proq energiya talab qiladigan yoʻl hosil boʻlishi bilan bogʻlagan.

%1,0 LCMNF da qoʻshni sinish hududlari orasida koʻplab koʻpriksimon fibrillyar tuzilmalar va kuchli egri-bugri yoriq yoʻllari kuzatilgan. Bu oʻlchangan 0,331 MJ·m⁻³ sinishgacha energiya bilan mos keladigan eng murakkab sinish morfologiyasidir.

%1,5 LCMNF da fibrillyar mustahkamlash hali koʻrinib turgan boʻlsa-da, fibril taqsimoti yanada geterogenlashgan. %2,0 LCMNF da esa fibrilga boy mahalliy hududlar va silliqroq, fibrili kam hududlar yonma-yon joylashgan; manba bu geterogenlikni ehtimoliy mahalliy kuchlanish kontsentratsiyasi bilan bogʻlagan.

Statistik tahlil

Herschel–Bulkley regressiyasi RheoPlus 3.21 yordamida bajarilgan. RMSE va R² qiymatlari model mosligini baholashda ishlatilgan.

Mexanik natijalarning statistik tahlilida R 4.4.0 va RStudio 2024.04 qoʻllanilgan; bir yoʻnalishli ANOVA dan keyin Tukey post hoc testi oʻtkazilgan. Statistik ahamiyatlilik chegarasi p < 0,05.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan natijalar

LCMNF qoʻshilishi natriy silikat yelimining qovushoqligi, oqish kuchlanishi va elastik strukturaviy hissasini oshiradi.

Barcha LCMNF formulyatsiyalari shear-thinning xatti-harakatini saqlaydi; demak, past siljishdagi strukturaviy qarshilikning ortishi oqimning butunlay yoʻqolishini anglatmaydi.

%0,5 va %1,0 LCMNF sof SS ga nisbatan sinishgacha energiya yutilishini sezilarli oshirgan holda siljish mustahkamligini saqlaydi.

%1,5 va %2,0 LCMNF da agregatsiya va mikrostrukturaviy geterogenlikning ortishi pastroq siljish mustahkamligi bilan birga kuzatilgan.

Oʻrganilgan laboratoriya sharoitlarida %1,0 LCMNF eng muvozanatli umumiy samaradorlikni bergan.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlamaydigan natijalar

Tadqiqot %1,0 LCMNF barcha natriy silikat yelimlarida universal optimal konsentratsiya ekanini ko‘rsatmaydi.

Tadqiqot yakuniy qogʻoz quvur kompozitining ishlab chiqarish liniyasidagi samaradorligi yaxshilanganini bevosita isbotlamaydi; mexanik birikma sinovlarida Pinus sp. qoʻllanilgan.

Laboratoriya reologiyasidagi shear-thinning xatti-harakati real sanoat nasoslash, qoplash yoki aralashtirish tizimlarining energiya sarfini bevosita oʻlchash emas.

FTIR oʻzgarishlarini yangi va maxsus kimyoviy reaksiya mexanizmining bevosita dalili sifatida talqin qilmaslik kerak.

Optik mikroskopiyada kuzatilgan agregatsiya tendensiyasi manba natijalariga mos; biroq har bir formulyatsiya uchun faqat bitta vakillik maydoni ishlatilgani sababli bu keng qamrovli miqdoriy agregatsiya statistikasi emas.

Kelajakdagi tadqiqotlar

Manbaning xulosa boʻlimida ustuvor kelajakdagi ish SS/%1,0 LCMNF formulyatsiyasini bevosita qogʻoz quvur kompozitlarida baholashdir. Bunday sinov yelim birikmasi darajasida oʻlchangan reologik va mexanik afzalliklar real yakuniy mahsulotda ham samaradorlik oshishiga aylanish-aylanmasligini ko‘rsatishi mumkin.

Bu tasdiqlash, shuningdek, qogʻoz quvur ishlab chiqarish chiqindilaridan olingan LCMNF ni yana oʻsha ishlab chiqarish zanjiriga qaytarishga asoslangan aylanma material yondashuvining amaliy qoʻllanish imkonini baholash uchun zarur.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl sarlavha: Lignin-Containing Cellulose Micro/Nanofibril Reinforcement of Sodium Silicate Adhesive: Rheological Structuring and Performance Optimization.

Mualliflar: Thiago Silva Ramos; Julian Christ; Raphael Palucci Rosa; Rafael Carvalho do Lago; Antonio Francisco Guerrero Conejo; Letícia Catta Preta; Giuseppe Rosace; Anand Ramesh Sanadi; Gustavo Henrique Denzin Tonoli.

Corresponding author: Thiago Silva Ramos.

Muassasalar: Federal University of Lavras, Braziliya; University of Copenhagen, Daniya; University of Bergamo, Italiya; University of Seville, Ispaniya; Tubominas Packaging Industry, Braziliya.

Jurnal: Forests.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Nashr maʼlumoti: Forests 2026, 17(9), 1045.

DOI: 10.3390/f17091045.

Maqola tarixi: Qabul qilindi 19 iyul 2026; qayta koʻrib chiqildi 19 avgust 2026; qabul qilindi 29 avgust 2026; nashr qilindi 1 sentyabr 2026.

Manba turi: Taqrizdan oʻtgan, ochiq kirishli original eksperimental materialshunoslik / yelim tadqiqoti.

Litsenziya: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0); mualliflik huquqi mualliflarga tegishli.

Asosiy material: Oqartirilmagan qogʻoz quvur ishlab chiqarish chiqindilaridan olingan lignin saqlovchi sellyuloza mikro/nanofibrillari (LCMNF).

Matritsa: Tijoriy formaldegidsiz natriy silikat yelimi.

LCMNF konsentratsiyalari: %0,5; %1,0; %1,5; %2,0, SS yelimining quruq massasiga nisbatan.

Dispersiya qoʻshimchasi: PEG 400; LCMNF quruq massasiga nisbatan %6,0.

Asosiy tavsiflashlar: FE-SEM, SEM-EDS, ATR-FTIR, optik mikroskopiya, rotatsion reologiya, osillyatsion reologiya, bir qoplamali siljish sinovi va sinish yuzasi tahlili.

Reometr: Anton Paar MCR 301; 25 mm parallel plastina; 1 mm gap.

Barqaror siljish: 0,01–1000 s⁻¹; 20 °C.

Harorat sinovi: 20–80 °C; 2 °C·min⁻¹; 100 s⁻¹.

Amplituda skani: 0,1 Hz; %0,01–100 strain.

Chastota skani: %0,1 strain; 0,1–100 rad·s⁻¹; 20 °C.

Mexanik substrat: Pinus sp. bir qoplamali namunalar.

Yelim qoʻllash miqdori: 150 g·m⁻².

Issiq press: 1 MPa; 120 °C; 8 daqiqa.

Konditsiyalash: 20 ± 2 °C; %65 ± 3 nisbiy namlik; doimiy massagacha.

Mexanik takror: Har bir formulyatsiya uchun 10 yelimlangan birikma.

Statistika: ANOVA + Tukey post hoc testi; p < 0,05; R 4.4.0 / RStudio 2024.04.

Moliyalashtirish: Minas Gerais State Agency for Research and Development (FAPEMIG), APQ-04368-22.

Maʼlumotlardan foydalanish: Maʼlumotlarni corresponding author dan asosli soʻrov asosida olish mumkin.

Xomashyo koʻmagi: Tubominas Packaging Industry LCMNF va modifikatsiyalangan yelim ishlab chiqarishda ishlatilgan xomashyolarni taqdim etgan.

Manfaatlar toʻqnashuvi: Mualliflar manfaatlar toʻqnashuvi yoʻqligini bildirgan.

Muallif hissalari: Konseptualizatsiya T.S.R., A.R.S. va G.H.D.T.; metodologiya T.S.R., J.C., R.C.d.L., A.R.S. va G.H.D.T.; validatsiya T.S.R., R.P.R. va R.C.d.L.; formal tahlil T.S.R., J.C., R.P.R., R.C.d.L. va L.C.P.; tadqiqot T.S.R., J.C., R.P.R. va R.C.d.L.; resurslar L.C.P., A.R.S. va G.H.D.T.; dastlabki loyiha T.S.R., J.C., R.P.R., R.C.d.L., G.R., A.R.S. va G.H.D.T.; ko‘rib chiqish/tahrirlash T.S.R., R.P.R., A.F.G.C., G.R., A.R.S. va G.H.D.T.; vizualizatsiya T.S.R., A.R.S. va G.H.D.T.; rahbarlik va loyiha boshqaruvi A.R.S. va G.H.D.T.; moliyalashtirishni jalb qilish G.H.D.T. deb ko‘rsatilgan.

Asosiy metodologik cheklov: Tadqiqot yelim formulyatsiyasining laboratoriya miqyosidagi reologik va yelimlangan-birikma samaradorligini baholagan. Mexanik sinovlarda yakuniy qogʻoz quvur oʻrniga Pinus sp. substrati ishlatilgan va sanoat qogʻoz quvur kompozitining bevosita samaradorligi oʻlchanmagan.

Vizual foydalanish izohi: Manba CC BY 4.0 litsenziyalangan. Shunga qaramay, Verianla uchun manba SEM/optik mikroskopiya rastrlarini sunʼiy qayta yaratish oʻrniga tayyorlash jarayoni va manbadagi miqdoriy natijalarni original texnik sxema va jadvallar bilan taqdim etish afzal.