The effect of fiber structure on chemical modification of cellulosic fibers

Sammanfattning: För att skapa ett hållbart samhälle måste material av fossilt ursprung ersättas med förnyelsebara och miljövänliga alternativ. Ett sådant alternativ är cellulosa från vedfibrer, som har stor potential att kunna ersätta många fossila material i framtiden. För att kunna uppnå detta behöver cellulosans egenskaper först modifieras för att passa olika ändamål och helt kunna ersätta fossila alternativ. I detta kandidatexamensprojekt modifierades blekt sulfatmassa, oblekt sulfatmassa, dissolvingmassa och kemitermomekanisk massa (CTMP) genom att introducera kvartära aminer med hjälp av två olika reagens, 2,3-epoxypropyltrimetylammoniumklorid (EPTMAC) och 3-kloro-2-hydroxypropyltrimetylammoniumklorid (CHPTAC). Under projektet undersöktes reagensens reaktionseffektivitet för de olika massorna genom att mäta substitutionsgraden (DS), hur förbehandling i form av torkning och malning påverkar modifieringsreaktionen och den modifierade massans egenskaper, utgångsmassornas svällningsegenskaper, samt mekaniska egenskaper som e-modul, brottstyrka och brottöjning hos pappersark tillverkade av modifierad massa. Resultaten från studien visar att det reaktionseffektivaste reagenset var CHPTAC som gav upphov till en genomgående högre effektivitet än samtliga modifieringar med EPTMAC, men att effektiviteten för respektive reagens är mindre beroende av pappersmassans komposition. Modifiering resulterade i att alla massor fick högre styrka i form av e-modul, brottstyrka och brottöjning. De mekaniska egenskaperna följde inte samma trend som substitutionsgraderna, vilket var oväntat. För att kunna dra mer pålitliga slutsatser skulle ytterligare studier behöva genomföras, inklusive upprepade modifieringar med varierande mängd reagens, mekaniska tester samt analys av ytterligare egenskaper som fibrernas ytor, kristallstruktur och längden på cellulosafibrerna.