Analytical evaluation of paper degradation

Abstract

The aim of this work was in first place to define a methodology for the use of Py-GC/MS as a characterization technique for the organic compounds present in paper samples containing foxing stains, paper have a complex structure and mostly consist with cellulose fibers. Additionally, it was intent to characterize paper samples containing foxing stains with a batch of non-destructive analytical techniques. The work intent to deepen our knowledge on foxing stains, its chemical nature and morphological aspects. For characterization of the morphology of paper samples and foxing stains was used photography under different illuminations and optical microscopy. The presence of fibers disruption was observed with scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), and also the nature of the fillers that is present in different areas. Attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) was used for identification of the sizing agents, determination of the chemical composition of additives that were used for production of paper, and comparison between foxing stains and unfoxed areas was allowed. Micro X-ray diffraction was used to evaluate the crystalline fillers in the sample. Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry (Py-GC/MS was used for chemical analysis to identify the organic components and different classes of organic compounds; Resumo: O objetivo deste trabalho foi definir, em primeiro lugar, uma metodologia para o uso de Py-GC / MS como técnica de caracterização dos compostos orgânicos presentes em amostras de papel contendo manchas de foxing, o papel tem uma estrutura complexa e consiste principalmente com fibras de celulose. Além disso, pretendia caracterizar amostras de papel contendo manchas de raposas com técnicas analíticas não destrutivas. Para a caracterização da morfologia das amostras de papel e das manchas de foxing foi usada fotografia sob diferentes iluminações e microscopia óptica. A presença de fibras de ruptura foi observada por microscopia electrónica de varrimento juntamente com espectroscopia dispersiva de energia (EDS-SEM), assim como a natureza dos materiais de enchimento que está presente em diferentes áreas. Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier em modo de reflexão total atenuada (ATR-FTIR) foi utilizada na identificação dos agentes de colagem, e na determinação da composição química de aditivos usados na produção de papel, e a comparação entre foxing manchas e áreas unfoxed foi deixada. Micro difracção de raios X foi usada para avaliar o enchimentos cristalinos na amostra. Cromatografia pirólise-gasosa / espectrometria de massa (Py-GC / MS) foi utilizada para análise química para identificar os componentes orgânicos e diferentes classes de compostos orgânicos.