综述:榕属植物Ficus tsjahela纤维作为聚合物复合材料增强材料的特性研究

【字体: 时间:2025年08月14日 来源:International Journal of Biological Macromolecules 8.5

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  本文推荐研究通过水沤法从印度红榕(Ficus tsjahela)中提取新型植物纤维(FTF),系统表征其化学组分(纤维素含量62.56±8.77 wt%)、晶体结构(结晶度指数77.08%,晶粒尺寸4.22 nm)及力学性能(拉伸强度308.1±22.93 MPa,杨氏模量2.575±0.2081 GPa),证实其作为环保型聚合物基复合材料增强材料的潜力,热分析显示其加工温度上限达200°C,EDX提示需表面改性优化界面结合。

  

生物沤制与机械破碎

印度红榕(Ficus tsjahela)纤维的提取采用传统水沤法结合机械处理。这种生长于印度泰米尔纳德邦的乔木可高达25米,其树皮经手工剥离后,通过21天水沤使木质素降解,再经机械碾压获得纤维。该方法保留了纤维完整性,为后续表征奠定基础。

FTF的直径与密度

显微测量显示纤维平均直径58.65±13.80 μm,显著细于棕榈果柄纤维(82.5 μm)等常见天然纤维。密度测定值1355±72 kg/m3优于芳纶等合成纤维,预示其在轻量化复合材料中的应用优势。

化学与晶体结构

X射线衍射(XRD)揭示FTF具有77.08%的高结晶度指数(CI)和4.22 nm的晶粒尺寸,与化学分析测得的62.56±8.77 wt%纤维素含量相互印证。傅里叶变换红外光谱(FTIR)在3329 cm-1处显示典型纤维素羟基峰,证实其高结晶特性。

热性能分析

热重分析表明纤维在200°C内保持稳定,符合多数聚合物加工温度需求。采用Broido法计算的活化能81.26 kJ/mol处于木材纤维典型范围(50-150 kJ/mol),证实其热可靠性。

力学性能

单纤维拉伸测试显示308.1±22.93 MPa的拉伸强度和2.575±0.2081 GPa的杨氏模量,Weibull统计分析证实数据可靠性。该性能接近部分工程纤维,但表面光滑度(EDX检测到Na、K等杂质)提示需碱处理等改性提升界面结合力。

结论与展望

FTF展现作为环保增强材料的综合潜力,其高结晶度和热稳定性尤为突出。未来研究需聚焦纤维-基体界面行为、规模化提取工艺标准化,以及与环氧树脂等基体的复合性能验证,以推动其实际工程应用。

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