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resultados e discussão

Figura 1 mostra as propriedades de absorção líquida dos papéis tratados em água (a), (anidro) etanol (B), (anidro) metanol (C), 1 N hidróxido de sódio (D), até cinco fases de secagem repetida e molhagem. Pode revelar-se que a sorção mais elevada ocorreu com a amostra D (230,5% no primeiro ciclo e 179,8% no quinto ciclo), seguida da amostra a (182,3% no primeiro ciclo e 170,6% no quinto ciclo), da amostra B (109,4% no primeiro ciclo e 97.6% no quinto ciclo) e a amostra C (101,5% no primeiro ciclo e 84,3% no quinto ciclo), respectivamente. No entanto, a secagem repetida e a molhagem afectam normalmente a diminuição da absorção líquida das folhas. Isto não é surpreendente porque um número de pesquisadores já relataram uma correlação definida entre tratamentos químicos e propriedades de sorção para materiais celulósicos .

estas reduções podem ser atribuídas a uma mudança na estrutura do polímero de fibras, tais como ligações cruzadas de ligações de hidrogênio ou a eliminação de locais de ligação H para líquidos. Porque, todos os líquidos utilizados neste estudo têm capacidade de ligação de hidrogénio e podem penetrar na estrutura da rede de papel, seguido pela substituição de-OH para ligações de hidrogénio de celulose para ligações de hidrogénio de celulose. Além disso, o encerramento de poros maiores que não reabram após a re-instalação pode ser afetado por forças de alta tensão superficial. Este mecanismo subsequente de endurecimento da tensão e forças podem ser soldadas os poros e resistir à penetração do líquido em algum grau. Estes estão de acordo com os resultados relatados por Wistara (1999) que as fibras secas com maior capacidade inicial de inchaço têm menor capacidade de reswell .

no entanto, 1 n Amostra tratada com hidróxido de sódio (D) tem um valor de absorção consideravelmente mais elevado do que outros. Após o quinto ciclo de molhagem repetida, a amostra D apresenta uma absorção cerca de 6% mais elevada da amostra a, 85% da amostra B e 114% da amostra C, respectivamente (Figura 1). Ele pode ser atribuído à reorientação de microfibrils e um melhor alinhamento das cadeias de celulose na estrutura de rede de placas que promovem locais adicionais de ligação H para o líquido. Das e Chakraborty (2006) foi encontrado que durante o tratamento alcalino, uma transformação de retículo da celulose-I para a celulose-II ocorreu e hidróxido de sódio introduz mudanças consideráveis na cristalinidade e ângulo de orientação dentro da estrutura da celulose . Estes podem afetar menos região cristalina na celulose, portanto, mais H-Lugar de ligação para líquidos.

o efeito marcado do hidróxido de sódio adicionado ao etanol (B) em termos de adsorção de papel (E, F E G) é claramente evidente na Figura 2. A absorção mais elevada foi obtida com a amostra F (EtOH-NaOH 1:3 por vol) após o primeiro ciclo de molhagem-secagem (185,7%) e outros tratamentos de degradação afectam a adsorção líquida de papéis, mas continuam a ser consideravelmente mais elevados do que apenas EtOH e menor quantidade de NaOH, incluindo sistemas. A amostra F mostrou uma absorção líquida cerca de 40-70% mais elevada do que a amostra B (109,4%) em fases de secagem semelhantes (Figura 2). Parecia que o aumento da absorção líquida estava intimamente relacionado com o teor de NaOH no sistema EtOH e inversamente relacionado com a fase de molhagem-secagem.

as propriedades de adsorção dos papéis a uma mistura proporcional das condições de reacção de metanol e hidróxido de sódio são apresentadas na Figura 3. Semelhante ao sistema etanol-alcalino, a maior absorção de 162,3% também foi encontrada com a amostra I (MeOH-NaOH 1:3 por vol), mas após a 5ª fase de molhagem-secagem. Pode-se também observar que a secagem prolongada-molhagem geralmente afeta 2-10% do aumento das propriedades de absorção líquida para a amostra I. No entanto, pode-se perceber que a absorção líquida foi positivamente correlacionada com o teor de hidróxido de sódio no sistema de metanol.

estas comparações entre os tratamentos e os resultados medidos revelam que a resposta ao hidróxido de sódio da celulose pode ser perfeitamente previsível por mistura proporcional com etanol (Figura 2) e metanol (Figura 3).

foi relatado por Rowell que a interação entre celulósicos e líquidos orgânicos foi influenciada principalmente pelo pH solvente, o tamanho molar e a capacidade de ligação de hidrogênio do líquido . No entanto, as propriedades variáveis de adsorção das folhas que foram tratadas com misturas de etanol e metanol com álcali, em condições semelhantes, revelam claramente que a absorção líquida na estrutura da folha de papel está estreitamente relacionada com a natureza do líquido (pH) e a sua tensão superficial, tal como demonstrado nas figuras 1-3. Além disso, já propôs que as propriedades de inchaço e adsorção dos papéis em condições alcalinas fossem superiores às condições ácidas . Isto está provavelmente relacionado com aberturas de fibril, que influencia a capacidade de inchaço da celulose, é um fator importante para melhorar o potencial de absorção das fibras.

Watanabe e seu grupo especularam que aproximadamente 3-7 wt % da água adsorvida foi responsável pela estabilização da rede de ligação H na superfície da celulose-água . Mas, todos os sistemas de solventes usados neste estudo têm potencial de ligação de hidrogénio e podem penetrar na estrutura da teia, seguido pela substituição de-OH por ligações de hidrogénio da celulose por ligações de hidrogénio da celulose. Assim, inter e intrachain h-ligações de Celulose podem ser formadas por moléculas de solvente durante a absorção.

resistência à tração de papéis têm sido usados geralmente como uma indicação do tratamento afeta sobre a resistência do papel derivado de fatores como a resistência da fibra, e ligação. A figura 4 mostra as concentrações comparativas de tensão de tração de papéis tratados com dez solventes diferentes (A-J) em comparação com os ensaios de controlo com uma resistência de 37,3 N/mm. Todas as condições de tratamento aparentemente provocam um efeito de diminuição da força dos papéis. Após a primeira fase de secagem, observou-se a maior perda de resistência com a amostra a (16,8 N/mm, -54,9%), seguida da amostra B (18,0 N/mm, -51,3%), da amostra F (18,6 N/mm, -50%), respectivamente. Geralmente, a secura contínua favorece a perda de resistência dos papéis. No entanto, a menor resistência encontrada com a amostra B E D (13,0 N/mm, -65%) após a quinta fase de secagem repetida. É evidente que as condições de tratamento foram muito graves, assim as propriedades de força dos papéis diminuíram acentuadamente. Além disso, a adição de álcalis ao etanol e ao metanol (e-J) parece ter menos efeito na perda de resistência dos papéis.

a estrutura porosa das folhas tem uma grande influência na penetração de um líquido na rede. Quando o papel entra em contato com líquidos, eles tendem a mover-se de cavidades grandes para menores de acordo com suas diferentes pressões Capilares. No entanto, os solventes podem penetrar rapidamente na fibra e afetar a degradação da celulose. Foi proposto por Atalla que o processo de desidratação da celulose promover a mobilidade molecular poderia resultar no aumento dos níveis de organização molecular. No entanto, esta organização molecular limita a capacidade das fibras para responder ao estresse em um modo elástico sem falha . Os resultados de resistência encontrados para o papel de celulose neste estudo consistiram nesta informação.Ao avaliar a resistência à tracção, deve também considerar-se o estiramento do papel de rotura (elongação%). É indicativo da capacidade do papel para se conformar a uma propriedade desejada sob tensão de tração não uniforme. O estiramento comparativo (conforme indicado, alongamento em % de ruptura) das amostras (A-J) é apresentado na Figura 5. Em geral, as propriedades de estiramento das folhas comportam-se normalmente ao contrário da resistência à tracção. Parece que a secação repetida de alguns níveis afecta o aumento e a diminuição depende do tipo de solvente e da fase de tratamento. Isto é algo surpreendente, considerando que as propriedades de resistência são consideravelmente diminuídas com todas as condições de tratamento.

após a primeira fase de molhagem-secagem, A maior melhoria de alongamento foi encontrada com a amostra G (26,8%) seguida pela amostra a (13,2%), e melhorias de alongamento marginalmente similares com as amostras B, C, H, I E J (4-8%), por essa ordem. No entanto, após a quinta fase de secagem, alguns papéis apresentam um esticamento consideravelmente superior ao das amostras tratadas não tratadas e/ou inferiores. O esticamento mais elevado, portanto, foi observada melhoria com a amostra e (59,5%) seguida pela amostra I (49.8%), amostra J (28,7%), amostra H (21%), respectivamente. Além disso, as amostras B, C, D E F apresentam uma perda aproximada de 18-27% de estrias comparativamente ao controlo.

os desenvolvimentos de resistência, bem como o comportamento físico dos papéis são muito complicados e dependem de muitos fatores, tais como a estrutura da celulose, especialmente na região cristalina, e a ligação H de elementos de rede colocados aleatoriamente. Mas, em resumo, é evidente que as propriedades de resistência das folhas diminuem consideravelmente com os tratamentos líquidos, especialmente no ambiente ácido (B E C), mas a adição de álcali (NaOH) ao etanol e aos solventes metanol parece ter menos efeito na perda de resistência, mesmo alguma melhoria de nível no trecho de papéis realizado em várias condições.A coloração de Simons é uma técnica prática para avaliar a estrutura dos poros das fibras de celulose, especialmente nos processos de reciclagem e de polpagem . Pode fornecer provas adicionais sobre a modificação na macromolécula de celulose. Quando uma mistura de dois corantes (azul direto I e laranja veloz 15) é aplicada às fibras, o corante azul e/ou laranja pode absorver fibras com o tamanho de poros dependendo. Para fibras com uma variedade de distribuição de tamanho de poros, a cor da fibra manchada pode depender da proporção de área de superfície Acessível a ambos os corantes. As estruturas químicas de ambos os corantes são indicadas na Figura 6 .

o quadro 2 apresenta um resumo das amostras de papel obtidas a partir de várias condições e das suas propriedades de coloração ao microscópio luminoso. Percebe-se que os papéis obtidos a partir de diferentes condições mostraram intensidades variáveis de coloração azul e laranja. No entanto, esta classificação não reflecte quaisquer medições quantitativas e que a comparação deve ser feita apenas dentro de cada conjunto experimental.

após a primeira fase de secagem, com excepção da amostra B, Outras amostras tratadas com solvente (A, C, D) apresentam uma cor Azul-alaranjada intensa. Além disso, amostras de papel que tratadas com misturas proporcionais de EtOH, MeOH e NaOH (e-J) têm vários níveis intermédios de cor laranja a laranja escura. Esta é uma evidência clara de que a adição de álcalis à condição ácida afeta o aumento do tamanho dos poros das fibras. Porque o azul direto I tem um tamanho molecular menor (aprox. 1 nm) e uma afinidade mais fraca para a celulose em comparação com laranja direta 15, que tem um tamanho molecular maior (5-36 nm) e uma afinidade mais forte. Mas após a 5ª fase de secagem, a maioria das amostras tingidas de azul escuro a Azul claro-alaranjado, com exceção da amostra F (EtOH-NaOH, 1:3 por vol), que as fibras tingem laranja intermediário e laranja ligeiramente escuro. Esta é uma evidência clara de que o aumento da concentração alcalina em solventes ácidos pode ser efeitos restauração do tamanho DOS poros de fibra e efeitos menos prejudiciais com a secagem contínua e molhagem. Já foi dito anteriormente que, as 15 moléculas Laranja diretas podem ser adsorvidas preferencialmente na superfície da fibra onde o tamanho dos poros é apropriado (por exemplo, > 5 nm) para acessar as 15 moléculas Laranja diretas. Para os pequenos poros capilares (por exemplo, < 5 nm), onde as 15 moléculas Laranja diretas não são acessíveis, as moléculas azuis diretas I podem ser adsorvidas. Por conseguinte, prevê-se que a razão entre Laranja directa adsorvida 15 e azul directo adsorvido I sirva como indicador da estrutura dos poros, especificamente, da distribuição da população poros do papel. Os resultados da coloração de Simons estão geralmente correlacionados com a resistência e as propriedades de adsorção dos papéis (figuras 1-5).

os espectros FTIR de várias amostras de papel tratadas com solvente foram obtidos no intervalo de 400-4000 cm−1. No entanto, foi identificado o espectro característico da estrutura da celulose concentrada na gama de 800-2000 cm−1 e os principais picos desta gama. Na Figura 7 (A-g) são apresentados os espectros FTIR comparativos de vários papéis tratados com solvente após a 5.a fase de secagem repetida.

todos os espectros apresentam absorção multi-modal na região 600-1000 cm – 1 devido aos grupos OH em celulose. A vibração C-H fora do plano foi atribuída a 750 cm−1. A banda de 900-1150 cm−1 é atribuída a C-C fora do plano de alongamento, C-C-o alongamento a 1060 cm−1; C-O-C simétrico alongamento 1150 cm−1 (Figura 7a). No entanto, os espectros de amostras tratadas com solvente (figura 7d–f) apresentam maior absorção na região de 800-1200 cm−1 em relação à celulose não tratada, onde uma vibração mais complexa no plano OH é dominante. No entanto, as menos intensas áreas de pico CH2–CH2 – vibrações (1450-1700 cm−1) e C-C E C-O-C (figura 7c, d, g) indicam a geração de Nova química superficial relacionada com a modificação da cadeia induzida pelo solvente/seca. Young (1994) e Weise e Paulapuro (1996) descobriram que a secagem afeta a menor distância entre microfibrilos e ligações cruzadas na estrutura da celulose . Esta modificação pode ser o nível de efeitos das ligações H na celulose. O resultado encontrado com a avaliação da FTIR de placas de celulose que foram tratadas com vários solventes e ciclos continuamente úmidos-secos, corrobora esta informação. Com base nas medições do FTIR, concluiu-se que alguma modificação ocorreu durante a difusão do solvente e a modificação da cadeia induzida pelo solvente ocorreu na estrutura da celulose.