Morphologie,Ordnungs- und Orientierungsgrad und ihre Bedeutung für die Eigenschaften von Fasern und Filmen

Zusammenfassung Die physikalischen Eigenschaften von Cellulosefasern werden beeinflußt durch: (1) die Länge der Cellulosemoleküle (DP_n); (2) die Länge der morphologischen Bausteine (DP_nL); (3) die Perfektion der lateralen Ordnung (CrI); und (4) den Orientierungsgrad (f_r) in Bezug auf die Faserachse.Die Methoden zur molekularen und feinstrukturellen Charakterisierung werden beschrieben. Diese sind: (1) die Bestimmung des Zahlenmittels des Polymerisationsgrades (DP_n); (2) die Bestimmung der durchschnittlichen Kristallitlänge (DP_nL); (3) die Bestimmung des Ordnungsgrades bzw. der Kristallinitdt (CrI); bezüglich dieser wird die Anwendung einer neuartigen Methode der Auswertung und Interpretation von Röntgenweitwinkeldiffraktogrammen beschrieben, die zu erweiterter Information über die Gitterstruktur, das evtl. Vorliegen polymorpher Mischung und die Querdimensionen der Fibrillen in der Faser führt. Aus den Ergebnissen wird eine Erklärung für die oft diskutierte Differenz zwischen Kristallinitätsdaten und gemessenen Zugänglichkeiten, z. B. in Bezug auf Deuteriumsaustausch und Wasseradsorption, versucht; und (4) die Bestimmung des Orientierungsgrades durch Röntgenweitwinkeldiffraktion und IR-Dichroismus; in Verbindung von Dichroismusuntersuchungen und Deuteriumaustausch-Behandlungen wurde keine Differenz in der Orientierung geordneter und weniger geordneter Bereiche in hoch verstreckten Fasern gefunden.Unter Anwendung dieser Methoden wurde eine größere Zahl von Regeneratcellulosefasern bezüglich ihrer molekularen und strukturellen Charakteristik definiert; diese Strukturcharakteristika bestimmen wichtige technische Eigenschaften wie Reißfestigkeit, Reißdehnung, Naßmodul, Wasserrückhaltevermögen, Alkalilöslichkeit und Färbeverhalten.

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Summary The physical properties of cellulose fibers are influenced by: (1) the length of cellulose molecules (DP_n); (2) the length of the basic morphological units (DP_nL); (3) the perfection of lateral order (CrI); and (4) the degree of orientation (f_r) with respect to the fiber axis.The methods used to characterize cellulose fibers for their molecular and fine-structure characteristics include: (1) the determination of the number-average degree of polymerization (DP_n); (2) the determination of the average crystallite length (DP_nL); (3) the determination of the perfection of order or crystallinity (CrI); the application of a novel method for evaluation and interpretation of X-ray wide-angle diffraction yields information on lattice structure, polymorphic composition, and cross-dimensions of the fibrils in the fiber; an explanation for the often disputed difference in crystallinity and accessibility is attempted using data from X-ray, deuterium exchange and water adsorption; and (4) the determination of the degree of orientation by X-ray wide-angle diffraction or by IR-dichroism; combining dichroism work with deuterium exchange, no difference in orientation of ordered or less ordered regions was found in highly stretched fiber samples.Using these methods, several regenerated cellulose fibers were characterized for their molecular and structural characteristics. These characteristics relate to important technical properties, such as tenacity, elongation at break, wet modulus, water retention, alkali solubility, and initial speed of dyeing.