Abstract Considerable interest in food packaging research has been prompted by the rising environmental impact of waste, customer awareness for readily accessible foods with extended shelf life, and ecological consciousness about the scarcity of natural resources. The utilization of plastic-based food packaging has resulted in a significant environmental concern due to the accumulation of substantial quantities of plastic in the surrounding areas. Research efforts are being motivated by ecological and health considerations in the pursuit of developing biodegradable films. Besides, poly(lactic acid) (PLA) has been suggested as a possible substitute for petroleum-based polymers because of its sustainability, simple accessibility, and biodegradability. PLA is a biodegradable plastic made from sugar beet or maize starch that may be fermented by bacteria to generate material with desirable qualities like transparency and rigidity. However, there is a need for further improvement in certain properties of PLA, such as flexibility, toughness, permeability, and thermal properties. One potential approach for enhancing these attributes involves the integration of nano-reinforcement. The utilisation of nanocellulose derived from biomass has garnered significant interest in recent times owing to its renewable nature, ability to biodegrade, impressive mechanical strength, low density, and considerable economic worth. In this study, we present a comprehensive overview of the most up-to-date methods for synthesising nanocellulose and its use as a filler material in the manufacture of PLA nanocomposites for food packaging. In addition, this study examines the emerging challenges and potential advantages associated with the utilization of PLA biocomposites incorporated with nanocellulose in the food packaging sector.

Nanocomposites based on chlorobutyl rubber (CIIR) have been made using a variety of nanofillers such as carbon black (CB), nanoclay (NC), graphene oxide (GO), and carbon black/nanoclay hybrid filler systems. The hybrid combinations of CB/nanoclay are being employed in the research to examine the additive impacts on the final characteristics of nanocomposites. Atomic force microscopy (AFM), together with resistivity values and mechanical property measurements, have been used to characterise the structural composition of CIIR-based nanocomposites. AFM results indicate that the addition of nanoclay into CIIR increased the surface roughness of the material, which made the material more adhesive. The study found a significant decrease in resistivity in CIIR–nanoclay-based composites and hybrid compositions with nanoclay and CB. The higher resistivity in CB composites, compared to CB/nanoclay, suggests that nanoclay enhances the conductive network of carbon black. However, GO-incorporated composites failed to create conductive networks, which this may have been due to the agglomeration. The study also found that the modulus values at 100%, 200%, and 300% elongation are the highest for clay and CB/clay systems. The findings show that nanocomposites, particularly clay and clay/CB hybrid nanocomposites, may produce polymer nanocomposites with high electrical conductivity. Mechanical properties correlated well with the reinforcement provided by nanoclay. Hybrid nanocomposites with clay/CB had increased mechanical properties because of their enhanced compatibility and higher filler–rubber interaction. Nano-dispersed clay helps prevent fracture growth and enhances mechanical properties even more so than CB.

An ecofriendly, polymer coating to impart fire retardancy to cotton fabric is introduced in the current study. Polyvinyl alcohol-boric acid-cellulose nanofiber (PVA-BA-CNF) hybrid coating with different compositions of boric acid and 2.5 wt% cellulose nanofiber (CNF) were coated over cotton fabric. The CNF used in the study was extracted from onion skin, an agricultural waste. The nanofibrous morphology of extracted CNF was confirmed from Transmission Electron Microscopic (TEM) images. The surface morphology of treated cotton was compared with that of bare cotton using scanning electron microscope (SEM) and optical microscope (OM). The dispersion of the coating formulation over the cotton fabric and the porosity after coating were confirmed. Chemical interactions developed in the coating formulations were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). In addition to hydrogen bonding established between the coating formulation and cotton fabric, the existence of chemical bonding (B-O-C) between the components of the coating formulation and between the crosslinked coating and cotton fabric has been evident. The thermal stability of the coated cotton fabrics was evaluated using thermogravimetric analysis (TGA). The high char residue recorded for PVA-BA-CNF coated fabric, especially with 17phr BA content indicated the efficiency of crosslinked coating matrix in enhancing the thermal stability of the cotton fabric. The coated cotton degraded in two stages and with a different degradation kinetics than that of uncoated cotton fabric. Flame retardant performance of the coated fabric has been evaluated by vertical flammability tests and pyrolysis combustion flow calorimetry (PCFC). The peak temperature of heat release rate (pHRR) showed 32% reduction for PVA-BA-CNF coating with 17phr BA content compared with pure cotton indicating a decreasing flame spreading rate due to the inhibition of oxygen diffusion by chemically crosslinked PVA-BA-CNF coating.