原始及碱处理后的紫羊茅（Pennisetum purpureum Schumach.）纤维素纤维的提取与评估，用于可持续聚合物复合材料

《Polymer Composites》：Extraction and Evaluation of Raw and Alkali Treated Pennisetum purpureum Schumach. Cellulosic Fibers for Sustainable Polymer Composites

本研究以Pennisetum purpureum Schumach茎秆为原料提取纤维素纤维，通过不同浓度NaOH处理优化纤维性能，结果表明碱处理显著提升纤维结晶度（52.27%）、热稳定性（280℃）及力学性能（117.92 MPa），为可持续聚合物复合材料提供理想增强材料。

　　

摘要

全球能源资源的枯竭和环境问题的加剧推动了新型纤维素纤维的发展，这些纤维可用于可持续聚合物复合材料的制造。本研究探讨了从Pennisetum purpureum Schumach植物茎部提取的天然纤维素纤维的提取方法及其性能提升，并研究了其作为可持续聚合物复合材料增强纤维的潜在应用。提取出的Pennisetum purpureum Schumach纤维（PPF）经过不同浓度的碱处理，具体浓度分别为1%、5%、9%和13%。系统地分析了碱浓度对原始PPF和处理后PPF综合性能的影响。结果表明，经过碱处理后，PPF的纤维素含量增加，而半纤维素含量减少。扫描电子显微镜分析显示，处理后的PPF表面具有纹理特征，纤维束部分暴露出来。碱处理后，水的接触角降低了6.7%–45.5%，吸水率降低了9.56%–15.75%。傅里叶变换红外光谱证实，半纤维素和木质素成分从植物纤维表面有效溶解。X射线衍射结果表明，氢氧化钠处理显著提高了PPF的结晶性能，结晶度指数从44.43%提高到52.27%，晶粒尺寸从2.00纳米减小到1.88纳米。热稳定性分析显示，经过碱改性后，PPF的最大热稳定温度从260°C升高到280°C，其机械性能也得到提升，抗拉强度从62.43 MPa提高到117.92 MPa，抗压强度从6.27 GPa提高到9.60 GPa。这些发现表明，用适当浓度的氢氧化钠处理的PPF是最适合用于可持续聚合物复合材料结构的增强纤维。

亮点

• Pennisetum purpureum Schumach纤维是从植物茎部提取的。
• 这些植物纤维经过不同浓度的碱溶液处理。
• 碱处理提高了提取纤维的综合性能。
• 评估了该纤维作为复合材料增强材料的潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

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