Swelling of Valonia cellulose microfibrils in amine oxide systems

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Abstract

Cellulose microfibrils from Valonia ventricosa cell-wall fragments were immersed into molten N-methylmorpholine-N-oxide monohydrate (NMMO·H2O), stabilized with n-propyl gallate and kept at 80 °C. The resulting ultrastructural modifications, which were followed by transmission electron microscopy and electron diffraction analysis, showed that within minutes the solvent slowly penetrated inside the crystalline microfibrils and progressed as a wedge in between the cellulose chains without cutting them. Prior to dissolution, a longitudinal subfibrillation of the initial microfibrils occurred, leading to the observation of highly swollen microfibrils, which could reach diameters up to three times larger than those of the initial samples. This mode of swelling is compared with those occurring in other systems, where the intracrystalline swelling of cellulose has been described at the ultrastructural level.

Des microfibrilles en provenance de fragments de paroi de Valonia ventricosa ont été immergées à 80 °C dans de la N-oxyde de N-méthylmorpholine monohydratée (NMMO·H2O), en présence de gallate de n-propyle. La modification de l'ultrastructure de ces microfibrilles a été étudiée par microscopie électronique à transmission et analysée par diffraction des électrons. On observe un gonflement de ces microfibrilles sous l'influence du solvant qui pénètre comme un coin à l'intérieur de celles-ci, en se glissant entre les chaînes cellulosiques. Dans l'étape ultime, avant la dissolution, on remarque des microfibrilles ayant gonflé jusqu'à un diamètre trois fois supérieur au diamètre initial. Ce mode de gonflement est comparé avec d'autres systèmes de gonflement intra-cristallins de la cellulose. Mots-clés: gonflement de la cellulose, cellulose de Valonia, N-oxyde de N-méthylmorpholine.[Traduit par la Rédaction]

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