Einfluss der Feinstruktur auf die Variationen der thermischen und mechanischen Eigenschaften von Flachsfasern, die mit verschiedenen alkalischen Behandlungsbedingungen modifiziert wurden

Die alkalischen Behandlungsbedingungen spielen eine entscheidende Rolle für die endgültigen Eigenschaften von Flachsfasern. In dieser Studie wurden Flachsfasern mit milder Alkalisation und intensiver Mercerisation modifiziert, um grundlegende Einblicke darüber zu gewinnen, wie die molekularen Veränderungen in der Feinstruktur der Zellwand und der supramolekularen Struktur der Cellulose die makroskopischen Eigenschaften der Fasern beeinflussen können. SEM-, FTIR-, XRD-, TGA- und DSC-Techniken wurden eingesetzt, um die Variationen in Morphologie, Zusammensetzung, kristalliner Struktur und thermischen Eigenschaften der Fasern zu charakterisieren. Außerdem wurden Zugversuche durchgeführt, um ihre Verstärkungseigenschaften in faserverstärkten Polypropylen-Verbunden zu bewerten. Die Ergebnisse zeigten, dass die Alkalisation in einer 5% (w/v) NaOH-Lösung die Zugfestigkeit der Fasern erhielt, ihre thermische Zersetzungstemperatur von 198 auf 254 °C verschob und ihren Feuchtigkeitsgehalt um 18% effektiv verringerte. Die Verbesserungen stammen hauptsächlich von der teilweisen Entfernung nichtcellulosischer Inhaltsstoffe und der geförderten Kristallinität der nativen Cellulose Iβ-Struktur. Allerdings verringerte die Mercerisation in einer 20% (w/v) Lösung signifikant die Steifigkeit der Fasern in longitudinaler Richtung. Darüber hinaus reduzierte sie die Feuchtigkeitsaufnahme nur um 6% und verschob die thermische Zersetzung auf 275 °C. Die übermäßige Entfernung nichtcellulosischer Inhaltsstoffe und die polymorphe Transformation, die zu einem schwächeren Wasserstoffbrücken-Netzwerk im Cellulose II-Bereich führte, sind für diese Veränderungen verantwortlich.