Chemical treatment and modification of jute fiber surface

Abstract

Проведені дослідження з джутовим волокном. Для одержання волокна зі зменшеним діаметром і меншою агломерацією та адгезією до полярних полімерів, таких як поліаміди, проведені хімічні процеси очищення, механічної дисперсії в Ultra Turrax та модифікування ізопропоксидом титану (ІПТ), 3-амінопропілтріметок- сисиланом (АПТМС), а також подвійне модифікування ІПТ і AПТМС. За результатами СЕМ встановлено, що після висушування та подрібнення в порошок волокна мають діаметр близько 10 мкм. Встановлено, що волокна, оброблені лугом, гідролізовані кислотою і двічі модифіковані, добре диспергирують у воді. СEM мікрофотографії свідчать, що волокна, модифіковані ІПТ і АПТМС, мають діаметр близько 1 мкм. Результати ЯМР аналізу доводять зниження індексу амплітуди, що супроводжується збільшенням часу релаксації і товщини кристалічних доменів внаслідок видалення лігніну і геміцелюлози. Протилежний ефект спостерігався у випадку хімічного модифікування. Результати ІЧ-Фур'є спектроскопії та рентгенівської дифракції також доводять видалення лігніну і геміцелюлози. Показано, що індекс кристалічності (IК) в джутовому волокні збільшується при видаленні аморфних компонентів, і зменшується у волокнах, модифікованих ІПТ і AПТМС. Результати ТГА вказують на вищу стійкість до термічного розкладання при подвійному модифікуванні волокна.In this work, jute fiber was used as a source of cellulose fiber. Chemical processes for the purification, mechanical dispersion in Ultra Turrax and modifications with titanium isopropoxide (TiP), 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), as well as double modification with both TiP and APTMS, were used to obtain fibers with reduced diameter and less agglomeration and adhesion to polar polymers such as polyamides. Fibers with a diameter close to 10 μm were observed by SEM after drying and pulverization. The fibers subjected to alkaline treatment, acid hydrolysis and doubly modified were well dispersed in water. SEM micrographs revealed the obtainment of fibers with a diameter close to 1 μm for those modified with TiP and APTMS. NMR results exhibited a reduction in the amplitude index accompanied by an increase in the relaxation time and in thickness of the crystalline domains by the removal of lignin and hemicellulose. A contrary effect was observed with the chemical modifications. The results of FTIR and XDR also indicated the removal of lignin and hemicellulose, as did the chemical modifications of cellulose. Increased crystallinity index (CI) was observed with the removal of amorphous components in jute fiber, while CI declined in the fiber modified with both TiP and APTMS. However, TGA results showed higher resistance to thermal degradation for the doubly modified fiber.