Главная

Модельные плёнки из нанофибрилл нативной целлюлозы. Изготовление, набухаемость, поверхностное взаимодействие


S. Ahola, J. Salmi,
L.-S. Johansson,
J. Laine,
M. Österberg

Department of Forest Products Technology, Faculty of Chemistry and Materials Sciences, Helsinki University of Technology, P.O. Box 3320, FIN-02015 TKK Espoo, Finland


Модельные плёнки нативной целлюлозы, содержащие как аморфные так и кристаллические области целлюлозы I, получали методом центрифугирования водной дисперсии нанофибрилл целлюлозы, нанесённой на кварцевую подложку. Для изготовления модельных плёнок использовали нанофибриллы из древесной пульпы с низкой и высокой плотностью заряда. Так как нанофибриллы с низкой плотностью заряда не могли полностью покрыть кварцевые подложки, было подобрано стабилизирующее вещество для улучшения покрывающей способности. Параметры модельных поверхностей исследовали с помощью атомносиловой микроскопии (АМ) и рентгено-фотоэлектронной спектроскопии (РФС). Влияние плотности заряда нанофибрилл, концентрации электролита и pH на набухаемость и поверхностные взаимодействия исследовали на кварцевых микровесах с диссипацией (КМ-Д) и АМ - измерения. Результаты испытаний показали, что лучшая покрывающая способность фибрилл с низкой плотностью заряда достигается при использовании 3-аминопропилтриметоксисилана (АПТС) в качестве стабилизирующей субстанции, он и был выбран в качестве стабилизатора. АМ и РФС исследования подтвердили, что фибриллы покрывают подложки. Плотность заряда влияет на морфологию модельной поверхности. Слабо заряженные фибриллы образуют сетчатую структуру, в то время как сильно заряженные фибриллы дают более плотную структуру плёнок. Средняя толщина плёнок соответствовала монослою фибрилл, а среднеквадратичная неровность плёнок составляла 4 и 2 нм в плёнках из слабо и сильно заряженных фибрилл, соответственно. Модельные поверхности были устойчивыми в экспериментах на набухаемость с применением КМ-Д, а поведение поверхностей, образованных нанофибриллами, при различных концентрациях электролита и pH согласовывались с данными других исследований и теорией Доннана. Исследование модельных поверхностей методом АМ показывало хорошо воспроизводимые результаты, а результаты исследования набухаемости коррелировали с полученными на КМ-Д. Измерялись как пространственное так и электростатическое взаимодействие. Влияние пространственного взаимодействия возрастало при набухании плёнок благодаря изменениям pH и концентрации электролита. Эти плёнки отличаются от прежних модельных целлюлозных плёнок по химическому составу (кристаллические и аморфные области) и волокнистой структуре и служат превосходной моделью поверхности бумажной массы.



Источник публикации

Вернуться к списку статей 


© Перевод. БИПП, 2008