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1 LGP2 - Laboratoire Génie des procédés papetiers 2 Laboratoire de Génie des Procédés Papetiers

Abstract : The present study deals with utilization of Egyptian bagasse in both conventional and non-conventional fields. The conventional application is devoted to papermaking, where bagasse pulp is the most appropriate pulp for this purpose due to the suitability of fiber length and high cellulose and hemicellulose contents. The non-conventional application is dedicated to the preparation of cellulosic derivatives having liquid crystalline properties.The first approach deals with using modified soy protein isolate SPI as binder for cellulosic fibers in paper composites. Modification of SPI was carried out through i denaturation with urea and NaOH. ii addition of acrylamide to the denatured SPI. iii changing pH of SPI. These types of modification were used to improve the adhesion properties of SPI. Pronounced mechanical and physical properties of paper sheets filled with 0.5, 2.5 or 5% denatured SPI was obtained upon using 2.5%. The optimum condition of SPI addition was used in ii and iii modifications. The additional effect of acrylamide on SPI was pronounced where the mechanical and physical properties were enhanced. Correlation between the mechanical and physical properties of paper sheets with the pH of SPI was studied. The used pHs were 3, 5, 7 and 10.The results showed that the maximum breaking length was obtainedAbstract - xix -at the isoelectric point of SPI at pH 5 at the isoelectric point IEP the number of positive and negative charges on the polyion is the same, giving a net charge of zero and it began to decrease when the pH is increased to pH 10. Both the burst index and the tear index showed parallel trends.In the second approach, a series of 4- alkyoxybenzoyloxypropyl cellulose ABPC-n samples were synthesized via the esterification of hydroxypropyl cellulose HPC with 4-alkoxybenzoic acid bearing alkoxy chain with different lengths. On the other hand, cellulose was isolated in pure form from Egyptian bagasse pulp. Hydroxypropylation was then conducted on the isolated cellulose. 4-alkyoxybenzoyloxypropyl cellulose ABPC-m samples were synthesized via the esterification of the latter product with the same acid, bearing 2, 10 and 12 carbon atoms in the side chain and characterized.The molecular structure of both esters ABPC-n and ABPC-m was confirmed by Fourier transform infrared FT-IR and 1H NMR spectroscopy. The liquid crystalline LC phases and transition behaviors were investigated using polarized light microscopy PLM, and differential scanning calorimetry DSC, respectively. The lyotropic behavior of the derivatives was investigated in DMA solutions using PLM andAbstract - xx -the critical concentration was firstly determined via refractive index measurements.

Résumé : L-accumulation de déchets agricoles tels que la bagasse et le développement d’alternatives aux polymères issus de la pétrochimie ont reçu une attention croissante au cours des deux dernières décennies, due à l-augmentation de la population et à la préoccupation croissante pour la préservation de l-environnement. Cette étude tente de résoudre ces problèmes à l’aide de deux approches principales.La première est liée à des composites à base de papier et de liant naturel et la seconde est associée à la préparation et à la caractérisation de dérivés cellulosiques présentant des propriétés cristaux liquides. En ce qui concerne les composites à base de papier et de liant naturel, la modification par dénaturation d’isolat de protéines de soja SPI, l-ajout d-acrylamide et le changement de pH améliorent certaines propriétés et rendent les SPI plus utiles et acceptables dans diverses applications. Des expériences préliminaires ont été menées pour déterminer la concentration optimale de SPI permettant d’obtenir des propriétés mécaniques et physiques maximales. Des concentrations de 0,5%, 2,5%, et 5% ont été utilisées et 2.5% correspond à la concentration optimale. Pour augmenter les propriétés adhésives du SPI, l’acrylamide a été utilisé comme un modificateur supplémentaire dans des proportions 1,5%, 2,5% et 5%. L’addition nucléophile de l-acrylamide aux chaînes de protéines en milieu alcalin améliore les propriétés de solubilité du SPI et augmente ses propriétés adhésives. L-effet supplémentaire de l-acrylamide sur le SPI est prononcé sur les propriétés mécaniques et physiques. Comme la charge nette du SPI peut être modifiée en faisant varier le pH du milieu aqueux, la corrélation entre les propriétés mécaniques et physiques des feuilles de papier et le pH du SPI a été étudiée. Les pH utilisés ont été 3, 5, 7 et 10, où le pH 5 est le point isoélectrique IEP du SPI.A ce pH, le nombre de charges positives et négatives est pratiquement identique. La seconde approche a consisté à préparer et caractériser une série de dérivés cellulosiques 4 - alkyoxybenzoyloxypropyl ABPC-n. Ces dérivés ont été synthétisés par estérification d-hydroxypropylcellulose HPC avec un DS 3 par l-acide 4- alkoxybenzoic portant 1, 2, 3, 4, 7, 8, 10, 12 et 14 atomes de carbone dans la chaîne latérale. D-autre part, de la pâte debagasse a été préparée et caractérisée à partir bagasse égyptienne. L’Hydroxypropylation a ensuite été menée sur la cellulose obtenue et de l’HPC partiellement substituée a été obtenue. En outre, l-estérification de ce dernier avec des acides 4-alkyloxybenzoic portant 2, 10 et 12 atomes de carbone dans la chaîne latérale a été réalisée et les dérivés ont été désignés ABPC-m. La structure moléculaire du HPC partiellement substitué et des deux esters ABPC-n et-m ABPC a été confirmée par spectroscopies infrarouge à transformée de Fourier FT-IR et 1H RMN. Les phases cristal liquide LC et les transitions de phases ont été étudiées par microscopie en lumière polarisée PLM et calorimétrie différentielle à balayage DSC, respectivement. Pour étudier les propriétés lyotropiques, différentes concentrations de ces échantillons ont été dissous dans le diméthylacétamide DMA 20, 30, 40, 50 et 60% en poids et la concentration critique a été déterminée par réfractométrie en mesurant l-indice de réfraction des solutions dans le DMA et en traçant l’évolution des indices de réfraction en fonction des concentrations. Pour ABPC-n, nous avons observé que les températures de transition vitreuse Tg et de compensation Tc diminuent avec la longueur de la chaîne alkoxy et que la gamme mésomorphique Tm-Tc diminue avec la longueur de la chaîne alkoxy.

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Keywords : Thermotropic and lyotropic phase behavior Hydroxypropyl cellulose 4-alkyloxybenzoic acids Physical properties Mechanical properties Soy protein Paper composite Bagasse Cellulose

Mots-clés : Pâte de cellulose Valorisation Dérivé de la cellulose et Papier





Author: Ragab Abouzeid -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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