Influence of changes in fine structure on thermal properties of cotton fibres

Abstract

Examinations of the structural changes of mercerized cottons in sodium hydroxide or liquid ammonia were followed by determination of the degree of polymerization, sorption ratio and X-ray percentage crystallinity. Comparisons were made of the thermal stability, as indicated by differential thermal analysis and thermogravimetric analysis of the mercerized cottons. A decrease in the percentage crystallinity was found to lower then onset and peak temperatures of the major decomposition reaction. It was also found that the temperature where the major weight loss began increased in the sequence: cellulose III, cellulose II, and cellulose I. Samples in cellulose III crystals form were less thermally stable than samples of cellulose I and cellulose II. It will be noted however that the difference between cellulose II and cellulose III was small. Cotton cellulose II gave a lower yield of levoglucosan than either cotton cellulose I or II.

Zusammenfassung

Strukturelle Veränderungen von merzerisierter Baumwolle in Natriumhydroxid oder flüssigem Ammoniak wurden durch Bestimmung des Polymerisationsgrades, des Sorptionsverhältnisses und der röntgen-Kristallinität verfolgt. Die differentialthermoanalytisch und thermogravimetrisch bestimmte thermische Stabilität der merzerisierten Baumwollen wird verglichen. Eine Verminderung der Kristallinität hat eine Abnahme der Temperaturen zur Folge, bei der die Hauptzersetzungsreaktion einsetzt bzw. mit maximaler Geschwindigkeit verläuft. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß die Temperatur, bei der der Hauptgewichtsverlust einsetzt, in der Reihenfolge Cellulose III-Cellulose II-Cellulose I ansteigt. Proben in der Kristallform Cellulose III sind thermisch weniger stabil als die in der Celluloseform I und II. Baumwollcellulose II ergab geringere Ausbeuten an Levoglucosan als Baumwollcellulose I oder III.

Резюме

Исследование структ урных изменений хлоп ка, обработанного раств ором едкого натра или жидкого амм иака, было проведено п утем определения степени полимеризации, показателя сорбции и процента кристаллич ности, определенного рентг енофазовым анализом. Методом ДТА и ТГ изуче на термоустойчивост ь различных образцов мерсеризов анного хлопка. Установлено, что умен ьшение кристаллично сти вызывает более низкое начало т емпературного пика основной реакци и разложения. Найдено, что температуры начала о сновной потери веса располагаются в ряд: ц еллюлоза III, целлюлоза II и целлюлоза I. Установле но, что образцы в кристаллической фор ме целлюлозы III менне термоустойчивы, чем в целлюлозе I и II. Хлопковая целлюлоза II дает болле низкий вых од левоглюкозана, чем хл опковая целлюлоза 1 или III.