Spectroscopy Analysis of Chemical Modification of Cellulose Fibers

Norma Aurea Rangel–Vázquez¹ and Timoteo Leal–García²

¹ Departamento de Metalmecánica del Instituto Tecnológico de Querétaro, Avenida Tecnológico Esq. Mariano Escobedo S/N Col. Centro, CP 76000, Querétaro, Querétaro, México.

² Departamento de Eléctrica–Electrónica del Instituto Tecnológico de Querétaro, Avenida Tecnológico Esq. Mariano Escobedo S/N Col. Centro, CP 76000, Querétaro, Querétaro, México. norma_rangel79@yahoo.com.mx norma_rangel79@yahoo.com.mx

Received March 10, 2010. ]]> Accepted July 30, 2010.

Abstract

The development of new fibrous composites with specific properties has attracted a big interest in the development of new technologies. One of the biggest problems in this area is the improvement of the fiber/matrix interface to increase the mechanical properties in the final composite. In this work, surface chemical modifications of the rice husk (by–product of the rice industry) were carried out to achieve a better compatibility with diverse polymeric matrices. These modifications include the use of three different silanes: 3–(trimethoxysilyl) propyl methacrylate (TMS), dichlorodimethylsilane (DDS) and trichlorovinylsilane (TVS). The natural fibers and their changes after each treatment were studied experimentally by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR). This experimental spectroscopic information was compared with a theoretical analysis of molecular vibrations using the Hyperchem Release 7 software as molecular modeling tool. The result of this comparison confirmed the chemical modification. It was concluded that the chemical modification was carried out and after an experimental spectroscopic analysis (FTIR) the molecular vibrations data were agree with those calculated by theoretical analysis being verified in this way the chemical modification of the rice–husk fiber surface. The successes of the synthesis of the cellulose with different silanes were confirmed with NMR.

Keywords: Cellulose, rice husk, fibers.

Resumen

El desarrollo de nuevos compuestos fibrosos con propiedades específicas ha atraído un interés grande en el desarrollo de nuevas tecnologías. Uno de los problemas más grandes en esta área es la mejora de la interface fibra/matriz para incrementar las propiedades mecánicas en el composito final. En este trabajo, la modificación química de la superficie de la cáscara del arroz (derivado de la industria del arroz) se llevó a cabo para lograr una mejor compatibilidad con matrices de diferentes polímeros. Estas modificaciones incluyen, el uso de tres diferentes silanos: 3–(trimetoxisilil) propil metacrilato (TMS), diclorodimetilsilano (DDS) así como, triclorovinilsilano (TVS). Las fibras naturales y los cambios después de cada tratamiento fueron estudiados experimentalmente mediante, Espectroscopia de Infrarrojo por Transformadas de Fourier (FTIR). Esta información experimental espectroscópica fue comparada con un análisis teórico de las vibraciones moleculares que se emplearon a través del software Hyperchem Release 7, herramienta de modelación molecular. El resultado de esta comparación confirmó la modificación química efectuada. Los datos de las vibraciones moleculares coincidieron con aquellos calculados por análisis teórico, los cuales comprobaron la modificación química de la superficie de fibra de arroz–cáscara. La síntesis de la celulosa con los silanos fueron confirmados por RMN.

Palabras clave: Celulosa, cascarilla de arroz, fibra.

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