Nonderivatized Regenerated Cellulose Film with Plastic-Like Elongation from TMAH·5H2O/Urea

纤维素 延伸率 尿素 化学工程 化学 材料科学 再生纤维素 高分子化学 核化学 有机化学 极限抗拉强度 复合材料 工程类
作者
Yun Feng,Li Li,Guohua Miao,Qingjie Guo,Maozhi Zhang,Xun Zhang,Feng Xu
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:13 (29): 11526-11536 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.5c03654
摘要

Toxic petroleum-based plastics and the limited flexibility of conventional cellulose films have driven the need for sustainable, high-performance alternatives. We developed a nonderivatized regenerated cellulose film with high elongation using a biodegradable deep eutectic solvent (DES, TMAH·5H2O/Urea), which efficiently dissolves cellulose under mild, eco-friendly conditions. The resulting film exhibits mechanical properties comparable to PETG (57 MPa tensile strength, 47.33% elongation at break) and demonstrates high thermal stability (314 °C). Structural analysis via X-ray diffraction reveals that the cellulose crystal structure transitions from type I to type II and undergoes partial amorphization, reducing overall crystallinity from 60.9% in the raw material to 26.2% in the RC film formed via an ethanol solidification bath. FTIR analysis indicates that PETG-like elongation disrupts intramolecular hydrogen bonds and the crystalline network, and molecular dynamics simulations identify enhanced chain mobility as a key factor. These results present a green, scalable, biobased solution for replacing petroleum-based plastics. Combined flexibility, biocompatibility, and tunable properties of the film suggest promising applications in flexible packaging, biomedical membranes, and wearable electronics. Moreover, recyclable DES processing and inherent film biodegradability advance sustainable materials development.
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