EFFECT OF PHOSPHORIC ACID ON REGENERATED CELLULOSE BASED FIBERS

Year 2020, , 605 - 611, 25.06.2020

Kemal Şahin Tunçel

https://doi.org/10.21923/jesd.516920

Abstract

In this study, viscose rayon fibers that one of the most important members of regenerated cellulose fibers, are discussed. For thermal stabilization of these fibers, chemical pre-treatment with phosphoric acid at 25°C was performed. The effect of phosphoric acid on viscose fibers was evaluated as a function of the stabilization time with thermal processes at different periods of time of 235°C. After heat treatments; changes in physical and structural properties such as linear density, fiber thickness, density and tensile strength were investigated. With the increase in the stabilization time, fiber thickness and linear density decreased while density values increased. Tensile strength; while it tended to decrease until a certain stabilization time, it started to increase with 45 minutes stabilization process. Changes in the thermal properties of viscose rayon fibers are also shown by differential scanning calorimetry (DSC). As the stabilization time increased, the degradation endotherm was decreased by about 109°C due to the changes in the crystal structure of the viscose rayon fibers. After 45 minutes of heat treatment, the degradation endotherm has almost disappeared. At the same time, color changes from white to black were observed in viscose rayon fibers after heat treatment.

Keywords

Thermal Stabilization, Regenerated Cellulose Fiber, Viscose Rayon, Phosphoric Acid

FOSFORİK ASİDİN REJENERE SELÜLOZ ESASLI LİFLER ÜZERİNE ETKİSİ

Abstract

Bu çalışmada, rejenere selüloz liflerinin en önemli üyelerinden biri olan viskoz rayon lifleri ele alınmıştır. Bu liflerin termal stabilizasyonu için 25°C’de fosforik asit ile kimyasal ön işlem yapılmıştır. Fosforik asidin viskoz lifleri üzerinde ki etkisi 235°C’de farklı sürelerde gerçekleşen ısıl işlemler ile stabilizasyon süresinin bir fonksiyonu olarak değerlendirilmiştir. Isıl işlemler sonrasında; iplik numarası, lif kalınlığı, yoğunluk ve mukavemet gibi fiziksel ve yapısal özelliklerde ki değişimler incelenmiştir. Stabilizasyon süresinin artmasıyla lif kalınlığı ve iplik numarası azalırken, yoğunluk değerleri artmıştır. Gerilme mukavemeti ise, belirli bir stabilizasyon süresine kadar azalma eğilimindeyken, 45 dakikalık stabilizasyon işlemiyle beraber artmıştır. Diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) yöntemi ile de viskoz rayon liflerinin termal özelliklerindeki değişimler gösterilmiştir. Stabilizasyon süresi arttıkça viskoz rayon liflerinin kristal yapısındaki değişimler sebebiyle bozunma endotermi yaklaşık olarak 109°C azalmıştır. 45 dakikalık ısıl işlemden sonra bozunma endotermi neredeyse yok olmuştur. Aynı zamanda ısıl işlemlerden sonra viskoz rayon liflerinde beyazdan siyaha doğru renk değişimleri gözlenmiştir.

Keywords

Termal Stabilizasyon, Rejenere Selüloz Lif, Viskoz Rayon, Fosforik Asit

References

• Adanır, E.Ö., 2015. Tekstil Lifleri. 2. Baskı, Mungan Kavram Yayınevi.
• Bacon, R., Heights, B., Cranch, G.E., Moyer, R.O., Fostoria, Jr., Ohio, Watts, W.H., Lewiston., 1967. Process For Manufacturing Flexible Carbonaceous Textile Material. US Patent. No. 3305315.
• Bhatnagor, V.M., 1975. Flammability of Apparel. Progress In Fire Retardancy Series, 7, 15-20.
• Ciolacu, D., Ciolacu, F., Popa, V.I., 2011. Amorphous Cellulose Structure and Characterization. Cellulose Chemistry and Technology, 45 (1-2), 13-21.
• Gül, A., 2014. Selüloz Esaslı Karbon Lif Üretiminde Isıl Kararlılık ve Karbonizasyon Aşamalarının Yerine Getirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kayseri.
• Gündüz, T., 2012. İnstrümental Analiz. 11. Baskı. Gazi Kitabevi.
• Hockenberger, A., Güler, N., Mutlu, M., 2008. Plazma İşleminin Rejenere Selüloz Esaslı Liflerin Mekanik ve Yüzey Özelliklerine Etkisinin İncelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 13 (2), 139-150.
• Huidobro, A.., Pastor, A.C., Rodriguez-Reinosa, F., 2001. Preparation of Activated Carbon Cloth From Viscous Rayon Part IV. Chemical Activation. Carbon, 39, 389-398.
• Liu, Z., Wang, H., Li, Z., Lu, X., Zhang, X., Zhou, S., Zhou, K., 2011. Characterization Of The Regenerated Cellulose Films In Ionic Liquids And Rheological Properties Of The Solutions. Materials Chemistry and Physics. 128(1-2): 220–227.
• Miranda, M.I.G., Bica, C.I.D., Nachtigall, M.B., Rehman, N., Rosa, S.M.L., 2013. Kinetical Thermal Degradation Study of Maize Straw and Soybean Hull Cellulosesby Simultaneous DSC–TGA and MDSC Techniques. ThermochimicaActa. 565: 65–71.
• Mwaikambo, L.Y., Ansell, M.P., 2002. Chemical Modification of Hemp, Sisal, Jute and Kapok Fibers by Alkalization. Journal of Appliyed Polymer Science, 84, 2222-2234.
• Ömeroğulları, Z., Kut, D., 2012. Tekstilde Güç Tutuşurluk. Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 17 (1), 27-41.
• Özcan, G., 2002. Örme Kumaş Yapısının Güç Tutuşma Özelliklerine Etkisi, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Özcan, G., Dayıoğlu, H., Candan, C., 2004. Tekstilde Güç Tutuşma Teknikleri. Tekstil ve Teknik, Haziran sayısı, 318-329.
• Özgüney A.T., Körlü, A.E., Bahtiyari, M.İ., Bahar, M., 2006. Viskon Liflerinin Fiziksel Özellikleri ve Makromolekülerüstü Yapısı. Tekstil ve Konfeksiyon, 2, 100-104.
• Sing., K.S.W., Wycombe, H., Gimblett, F.G.R., Freeman, J.J., 1987. Manucture of Fibrous Activated Carbons. US Patent. No. 4699896.
• Soy, T., 2012. Aktif Karbonizasyon Öncesi Selüloz Esaslı Tekstil Malzemelerinin Termal Kararlılığının Sağlanması ve Yapısal Özelliklerinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kayseri.
• Su, C.I., Peng, C.C., Huang, P.H., Wang, C.H., 2003. Influence of Pretreatment on Physical Properties of Oxidized Rayon Fabrics. Textile Research Journal, 73 (5), 427-432.
• Takaku, A., Hashimoto, T., Miyoshi, T., 1985. Tensile Properties of Carbon Fibers From Acrylic Fibers Stabilized Under Isothermal Conditions. Journal of Applied Polymer Science, 30, 1565-1571.
• Tarakçıoğlu, I., 1994. Selüloz (Pamuk, Viskon) Liflerinden veya Bunların Poliester Lifleriyle Karışımlarından İmal Edilen Tekstil Mamullerinin Güç Tutuşurluk Bitim İşlemleri. Tekstil ve Konfeksiyon Dergisi, 2, 310-317.
• Yaman, N., Öktem, T., Seventekin, N., 2006. Karbon Liflerinin Üretimi. Tekstil ve Konfeksiyon, 3, 164-173.
• Yaman, N., Öktem, T., Seventekin, N., 2007. Polinozik Liflerin Üretimi Özellikleri ve Kullanım Alanları. Tekstil ve Konfeksiyon, 3, 170-178.
• Yeng, L.C., Wahit, M.U., Othman, N., 2015. Thermal and Flexural Properties of Regenerated Cellulose (RC) / Poly (3-Hydroxybutyrate)(PHB) Bio composites. Jurnal Teknologi, 75 (11), 107-112.
• Yuhan, C., Qilin, W., Ning, P., Jinghua, G., Ding, P., 2008. Rayon-Based Activated Carbon Fibers Treated With Both Alkali Metal Salt and Lewis Acid. Microporous and Mesoporous Materials, 109, 138-146.
• Zeng, F., Pan, D., Pan, N., 2005. Choosing the Impregnants by Thermogravimetric Analysis For Preparing Rayon-Based Carbon Fibers. Journal of Inorganic and Orgonometallic Polymers and Materials, 15 (2), 261-267.
• Zeng, F., Pan, D., 2008. The Structural Transitions of Rayon Under The Promotion of a Phosphate in The Preparation of ACF. Cellulose, 15, 91-99.