Abstract
The use of cold plasma surface modification techniques has lately gained increasing interest as a complementary option (nonpollutant and free of hazardous chemicals) to increase the thermal stability of bio-based fibers, and thus  make them more suitable for polymer reinforcing applications. A considerable amount of studies has been  performed to improve the thermal stability of “raw” lignocellulosic fibers by using cold plasma. Only few studies  were done using “bleached” ones. Bleaching is mainly applied to increase the reinforcing capacity of fibers.  Improving the thermal stability of bleached fibers is needed to reduce or avoid their degradation during the  processing of bio-based composites. In this study, commercial bleached hemp (CBH) fibers were modified using low- pressure rotatory air plasma (LPRP) and atmospheric-pressure air plasma jet (APPJ) devices to be further characterized by Fourier transform infrared spectroscopy-attenuated total reflectance mode (FTIR-ATR), X-ray  difraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and thermogravimetric analysis (TGA). FTIR analysis  evidenced the oxidation and crosslinking of cellulose chains. XRD analysis revealed a slight increase in interplanar  distances of cellulose chains, that was attributed to the interchain insertion of functional groups. SEM images  displayed much rougher surfaces for the treated CBH fibers than for the untreated one. TGA showed that LPRP (30  min treatment) and APPJ increased the thermal resistance of CBH fibers, which exhibited an initial degradation temperature 15 and 30 °C higher than that of the untreated fiber, respectively. For LPRP, a longer exposition time  (180 min) provoked significant eroding without improving the thermal resistance. Finally, the cold plasma surface  modification of bleached hemp fibers may well assist with the mechanical interlocking and thermal resistance (during processing) when applied in polymer reinforcing.
Keywords: Plasma jet, low-pressure plasma, hemp fiber, thermal stability, cellulose.

Resumen
El uso de técnicas de modificación de superficies por plasma frío ha venido ganado un interés creciente como una opción complementaria (no contaminante y libre de químicos peligrosos) para incrementar la estabilidad térmica de  fibras biobasadas, haciéndolas más aptas para reforzar polímeros. Una cantidad considerable de estudios han sido  llevados a cabo para incrementar la estabilidad térmica de fibras lignocelulósicas “vírgenes” usando plasma frío.  Pocos estudios fueron hechos con fibras “blanqueadas”. El blanqueamiento es principalmente aplicado para  incrementar la capacidad reforzante de las fibras. Mejorar la estabilidad térmica de fibras blanqueadas es necesario  para reducir o evitar la degradación de las fibras durante el procesamiento de compósitos bio-basados. En este  estudio, fibras comerciales de cáñamo blanqueado (CBH) fueron modificadas usando dispositivos de plasma de aire  de baja presión tipo rotatorio (LPRP) y plasma de aire a presión atmosférica tipo jet (APPJ) para ser posteriormente  caracterizadas mediante FTIR-ATR, XRD, SEM y TGA. El análisis por FTIR evidenció la oxidación y entrecruzamiento de las cadenas de celulosa superficiales. El análisis por XRD reveló un incremento en la distancia  interplanar de las cadenas de celulosa, lo cual fue atribuido a la inserción de grupos funcionales entre cadenas. El  análisis por SEM mostró una superficie mucho más rugosa para CBH tratadas que para las no tratada. TGA mostró  que los tratamientos por LPRP (30 min) y APPJ incrementaron la resistencia térmica de las fibras de CBH en 15 y 30  °C, respectivamente. Para LPRP, una exposición más extendida (180 min) provocó una erosión significativa sin  mejorar la resistencia térmica. Finalmente, la modificación con plasma frio de la superficie de las fibras de cáñamo  blanqueado puede ayudar al acoplamiento mecánico y resistencia térmica (durante el procesamiento), cuando sean  aplicadas en el reforzamiento de polímeros.
Palabras clave: Plasma jet, plasma de baja presión, fibra de cáñamo, estabilidad térmica, celulosa.

Efect of cold air plasma on the morphology and thermal stability of bleached hemp fibers