اصلاح توپوشیمیایی الیاف باگاس با کربوکسی‌متیلاسیون سطح

مهندسی توپوشیمیایی سطوح الیاف، از راهبردهای جذاب برای ساخت محصولی با ویژگی‌های سطحی مطلوب به‌ویژه از راه واکنش با مولکول‌های آلی در محیط آبی است. در این تحقیق، خمیرکاغذ سودای باگاس به‌منظور ایجاد گروه‌های باردار در سطح الیاف با کربوکسی متیل سلولز (cmc) تیمار شد. فرایند کربوکسی‌متیلاسیون سطح الیاف تحت شرایط دمایی 85، 95 و 120 درجۀ سانتی‌گراد و مدت زمان واکنش 60، 90 و 120 دقیقه در حضور الکترولیت کلرید کلسیم انجام گرفت. زمان زهکشی، قابلیت نگهداری آب (wrv)، شاخص مقاومت به کشش و مقاومت به ترکیدن خمیرکاغذهای اصلاح‌شده با cmc اندازه‌گیری و با مقادیر متناظر خمیرکاغذهای تیمارشده با کربوکسی‌متیل‌سلولز به‌صورت مرسوم و خمیرکاغذ شاهد (اصلاح‌نشده) مقایسه شد. نتایج نشان داد که تیمار با cmc، شاخص مقاومت به کشش و مقاومت به ترکیدن کاغذ دست‌ساز حاصل از خمیر اصلاح‌شده را نسبت به کاغذ دست‌ساز حاصل از خمیرکاغذ اصلاح‌نشده افزایش داد. بهترین ویژگی‌های مقاومتی در دمای 120 درجۀ سانتی‌گراد و مدت زمان 90 دقیقه حاصل شد، درحالی‌ که زمان زهکشی در اثر اصلاح تحت تاثیر قرار نگرفت. برخلاف انتظار، قابلیت نگهداری آب توسط خمیرکاغذ اصلاح‌شده در مواردی کاهش یافت. بررسی ساختار با استفاده از طیف‌بینی ftir و تفرق پرتو x افزایش پیوندیابی هیدروژنی و کاهش اندک درجۀ بلورینگی الیاف اصلاح‌شده را تایید کرد. می‌توان نتیجه گرفت که با وارد کردن گروه‌های اسیدی از طریق اصلاح توپوشیمیاییِ سطح الیاف باگاس توسط cmc، می‌توان بسیاری از ویژگی‌های خمیرکاغذ نهایی را متاثر ساخت.

Topochemical modification of bagasse fiber with surface carboxymethylation

Topochemical engineering of fiber surfaces is an attractive strategy to fabricate a product with desired surface properties especially by using reactions with organic molecules in aqueous medium. In this study, the bagasse soda pulp was treated with carboxymethyl cellulose (CMC) in order to introduce more charged groups on the surfaces of fibers. The carboxymethylation of fiber surface was carried out under temperatures of 85, 95, and 120°C at 60, 90 and 120 minutes in the presence of calcium chloride as an electrolyte. The drainage time, water retention value (WRV), tensile index, and burst strength of CMCmodified pulps were measured and compared with corresponding values of untreated pulp and CMCtreated pulps by conventional methods. The results indicated that the treatment of fibers with CMC markedly increased the tensile index and burst strength of the modified pulp handsheets in comparison with unmodified pulp ones. The maximum strength properties were achieved at the reaction conditions of 120 ᵒC and 90 min between fiber and CMC. However, drainage time was not impaired by modification of the pulp. Water retention value of CMCmodified pulps decreased unexpectedly in some conditions. Further characterization using FTIR spectroscopy and XRD demonstrated hydrogen bonding development and a slight decrease in crystallinity due to fiber modification process. It is concluded that introducing acidic groups via topochemical modification of bagasse fiber surfaces may influence the most properties of the final pulp.