Brazilian Natural Fiber (jute) As Raw Material For Activated Carbon Production.

Jute fiber is the second most common natural cellulose fiber worldwide, especially in recent years, due to its excellent physical, chemical and structural properties. The objective of this paper was to investigate: the thermal degradation of in natura jute fiber, and the production and characterization of the generated activated carbon. The production consisted of carbonization of the jute fiber and activation with steam. During the activation step the amorphous carbon produced in the initial carbonization step reacted with oxidizing gas, forming new pores and opening closed pores, which enhanced the adsorptive capacity of the activated carbon. N2 gas adsorption at 77K was used in order to evaluate the effect of the carbonization and activation steps. The results of the adsorption indicate the possibility of producing a porous material with a combination of microporous and mesoporous structure, depending on the parameters used in the processes, with resulting specific surface area around 470 m2.g-1. The thermal analysis indicates that above 600°C there is no significant mass loss.

Jute/polypropylene composites: Effect of enzymatic modification on thermo-mechanical and dynamic mechanical properties

In this study, a high-performance composite was prepared from jute fabrics and polypropylene (PP). In order to improve the compatibility of the polar fibers and the non-polar matrix, alkyl gallates with different hydrophobic groups were enzymatically grafted onto jute fabric by laccase to increase the surface hydrophobicity of the fiber. The grafting products were characterized by FTIR. The results of contact angle and wetting time showed that the hydrophobicity of the jute fabrics was improved after the surface modification. The effect of the enzymatic graft modification on the properties of the jute/PP composites was evaluated. Results showed that after the modification, tensile and dynamic mechanical properties of composites improved, and water absorption and thickness swelling clearly decreased. However, tensile properties drastically decreased after a long period of water immersion. The thermal behavior of the composites was evaluated by TGA/DTG. The fiber-matrix morphology in the modified jute/PP composites was confirmed by SEM analysis of the tensile fractured specimens.

Enzymatic treatments to improve mechanical properties and surface hydrophobicity of jute fiber membranes

Fiber membranes prepared from jute fragments can be valuable, low cost, and renewable. They have broad application prospects in packing bags, geotextiles, filters, and composite reinforcements. Traditionally, chemical adhesives have been used to improve the properties of jute fiber membranes. A series of new laccase, laccase/mediator systems, and multi-enzyme synergisms were attempted. After the laccase treatment of jute fragments, the mechanical properties and surface hydrophobicity of the produced fiber membranes increased because of the cross-coupling of lignins with ether bonds mediated by laccase. The optimum conditions were a buffer pH of 4.5 and an incubation temperature of 60 °C with 0.92 U/mL laccase for 3 h. Laccase/guaiacol and laccase/alkali lignin treatments resulted in remarkable increases in the mechanical properties; in contrast, the laccase/2,2-azino-bis-(3-ethylthiazoline-6-sulfonate) (ABTS) and laccase/2,6-dimethoxyphenol treatments led to a decrease. The laccase/ guaiacol system was favorable to the surface hydrophobicity of jute fiber membranes. However, the laccase/alkali lignin system had the opposite effect. Xylanase/laccase and cellulase/laccase combined treatments were able to enhance both the mechanical properties and the surface hydrophobicity of jute fiber membranes. Among these, cellulase/laccase treatment performed better; compared to mechanical properties, the surface hydrophobicity of the jute fiber membranes showed only a slight increase after the enzymatic multi-step processes.

Enzymatic hydrophobic modification of jute fibers via grafting to reinforce composites

Horseradish peroxidase (HRP)/H2O2 system catalyzes the free-radical polymerization of aromatic compounds such as lignins and gallate esters. In this work, dodecyl gallate (DG) was grafted onto the surfaces of lignin-rich jute fabrics by HRP-mediated oxidative polymerization with an aim to enhance the hydrophobicity of the fibers. The DG-grafted jute fibers and reaction products of their model compounds were characterized by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-TOF MS), attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), and differential scanning calorimetry (DSC). The results clearly indicated the grafting of DG to the jute fiber by HRP. Furthermore, the hydrophobicity of jute fabrics was determined by measuring the wetting time and static contact angle. Compared to the control sample, the wetting time and static contact angle of the grated fabrics changed from ~1 s to 1 h and from ~0° to 123.68°, respectively. This clearly proved that the hydrophobicity of jute fabrics improved considerably. Conditions of the HRP-catalyzed DG-grafting reactions were optimized in terms of the DG content of modified jute fabrics. Moreover, the results of breaking strength and elongation of DG-grafted jute/ polypropylene (PP) composites demonstrated improved reinforcement of the composite due to enzymatic hydrophobic modification of jute fibers.

Modificació de fibres de jute per l'elaboració de plàstics reforçats reciclables

El treball que s'ha dut a terme es centra en la recerca d'agents modificants per a fibres cel·lulòsiques capaços de reduir la polaritat de les funcions alcohol de la seva estructura per formació de funcions ester. Les fibres de jute se sotmeten a reacció en un sistema tancat provist d'atmòsfera de nitrogen a fi d'evitar reaccions laterals que no són del nostre interés.L'obtenció dels resultats perseguits està lligat a les condicions experimentals aplicades durant les reaccions. La influència de les diferents variables escollides facilitarà en major o menor grau la reacció entre les molècules d'agent d'acoblament i cel·lulosa vinculades. Una gran part de l'atenció es centrarà en l'estudi de l'etapa de modificació, sobretot en l'efectivitat dels reactius addicionats per la reacció amb els grups hidroxil. Un cop comparats els experiments realitzats tant amb clorur d'oleïl com amb anhídrid metacrílic, es conclou que la majoria de condicions provades permeten assolir valors de modificació prou significatius. L'excepció ve donada quan la temperatura utilitzada és de 20ºC, llavors les mateixes condicions que a una temperatura de 60ºC condueixen cap a resultats poc satisfactoris. La reactivitat per part dels dos agents d'acoblament utilitzats no ha estat la mateixa. Els resultats per condicions experimentals del mateix tipus han conduït cap a valors força diferents. Pel que fa a la determinació dels paràmetres òptims es conclou que les variables amb les que el grau de modificació millora considerablement són: una temperatura de 60ºC, 10% de catalitzador respecte la quantitat de clorur d'oleïl o anhídrid addicionada, relació OH reactiu estequiomètrica 1:1 i 40mL de solvent. Un cop modificada la fibra, se sotmet a reacció amb el monòmer estirè. Es comprova que el grau de polimerització segueix el valor de modificació prèviament obtingut, a menor quantitat de funcions alcohol lliures major interacció amb el monòmer estirè. Les propietats inicials de la fibra no es corresponen amb les obtingudes després del tractament, l'increment de la resistència a l'atac de microorganismes i a l'absorció d'humitat s'explica per una reducció de la presència de funcions alcohol polars i per la capa d'estirè polimeritzat per unió amb els dobles enllaços introduïts amb els agents d'acoblament. Pel que fa referència a les dues tècniques de caracterització més utilitzades, l'anàlisis elemental permet quantificar d'una manera precisa la reacció de la fibra amb els agents d'acoblament i la posterior reacció de la fibra modificada amb el monòmer estirè. La caracterització per espectroscopia d'infraroig permet comprovar qualitativament la reactivitat del clorur d'oleïl i qualitativament-quantitativament la de l'anhídrid metacrílic amb les funcions alcohol de la cel·lulosa present en les fibres de jute. Els pics més característics apareguts seran utilitzats per avaluar la reactivitat de la funció carbonílica del reactiu modificant amb l'estructura cel·lulòsica i del doble enllaç de la cel·lulosa modificada amb la matriu polimèrica.

Impact of the oil crisis on the competitive position of jute and hard fibres

Includes bibliography