Two chemical treatments were applied to hemp, sisal, jute and kapok natural fibres to create better fibre to resin bonding in natural composite materials. The natural fibres have been treated with varying concentrations of caustic soda with the objective of removing surface impurities and developing fine structure modifications in the process of alkalisation. The same fibres were also acetylated with and without an acid catalyst to graft acetyl groups onto the cellulose structure, in order to reduce the hydrophilic tendency of the fibres and enhance weather resistance.
Four characterisation techniques, namely XRD, DSC, FT-IR and SEM, were used to elucidate the effect of the chemical treatment on the fibres. After treatment the surface topography of hemp, sisal and jute fibres is clean and rough. The surface of kapok fibres is apparently not affected by the chemical treatments. X-ray diffraction shows a slight initial improvement in the crystallinity index of the fibres at low sodium hydroxide concentration. However, high caustic soda concentrations lower the fibre crystallinity index. Thermal analysis of the fibres also indicates reductions in crystallinity index with increased caustic soda concentrations and that grafting of the acetyl groups is optimised at elevated temperatures. Alkalisation and acetylation have successfully modified the structure of natural fibres and these modifications will most likely improved the performance of natural fibre composites by promoting better fibre to resin bonding. ZUSAMMENFASSUNG: Naturfasern aus Hanf, Sisal, Jute und Kapok wurden mit zwei chemischen Methoden behandelt, um eine bessere Faser-Matrix-Anbindung in naturfaserversta ¨rkten Verbundmaterialien zu erreichen. Die Fasern wurden mit Natronlauge verschiedener Konzentration behandelt, um Oberfla ¨chenverunreinigungen zu entfernen und die Faserfeinstruktur zu modifizieren. Diese Fasern wurden dann mit und ohne sauren Katalysator acetyliert, um die Hydrophilie der Fasern zu reduzieren und deren Witterungsbesta ¨ndigkeit zu verbessern.
Die Auswirkung der chemischen Modifizierung wurde mit XRD, DSC, FT-IR und SEM untersucht. Nach der Behandlung ist die Oberfla ¨chentopographie der Hanf-, Sisal-und Jutefasern sauber und rauh. Die Oberfla ¨che der Kapokfasern blieb offensichtlich unvera ¨ndert. Ro ¨ntgenbeugungsmessungen zeigen einen leicht erho ¨hten Kristallinita ¨tsindex der mit niedrigen NaOH-Konzentrationen behandelten Fasern. Hohe NaOH-Konzentrationen erniedrigen jedoch den Kristallinita ¨tsindex. Die thermische Analyse der Fasern weist ebenfalls auf eine Erniedrigung des Kristallinita ¨tsindexes mit zunehmender NaOH-Konzentrationen hin und daß die Acetylierung bei ho ¨heren Temperaturen leichter abla ¨uft. Mit der Alkalisierung und Acetylierung konnte die Struktur der Naturfasern erfolgreich modifiziert werden, was deren Leistungsvermo ¨gen durch verbesserte Faser-Harz-Bindung erho ¨hen du ¨rfte.