ارزیابی مقایسه‌ای میان خواص بلورشدگی، حرارتی و مورفولوژیکی الیاف خمیر سودا آنتراکینون پوست و ساقه کنف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

در این پژوهش خواص الیاف پوست و ساقه کنف با هدف ارزیابی پتانسیل آن‌ها در تقویت خواص مکانیکی چندسازه‌های پلیمری و امکان استخراج سلولز از این الیاف در دست‌یابی به کاربردهای موردنظر مانند تولید ریزساختارهای سلولزی مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا خمیر سودا- آنتراکینون پوست و ساقه کنف تهیه شد. برای دست‌یابی به الیافی با نسبت سلولز بیش‌تر و درصد لیگنین کم‌تر از یک روش رنگ‌بری سه‌مرحله‌ای (DEPD) استفاده شد. ساختار مورفولوژیکی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (ESEM) مشاهده گردید که قطر الیاف، تحت‌تأثیر تیمار شیمیایی به‌شدت کاهش یافت. مطالعه ترکیب شیمیایی الیاف نشان‌دهنده افزایش قابل‌ملاحظه میزان سلولز در الیاف تیمار (شیمیایی) شده در مقایسه با میزان سلولز در الیاف تیمار نشده بود. نتایج آنالیز الیاف با استفاده از اشعه مادون قرمز (FTIR) بیانگر کاهش شدید مقدار لیگنین و همی‌سلولز موجود در الیاف پوست و ساقه کنف درطی فرآیند خمیرسازی و رنگ‌بری بوده، به‌طوری‌که در پایان مرحله رنگ‌بری، تقریباً کل لیگنین موجود از الیاف خارج شد. نتایج به‌دست آمده از آنالیز حرارتی الیاف نشان داد که الیاف تیمار شده نسبت به الیاف تیمار نشده از مقاومت بیش‌تری در مقابل افزایش دما برخوردارند. از مقایسه نتایج استنباط می‌گردد که الیاف به‌دست آمده از پوست کنف در هر دو حالت تیمار شده و تیمار نشده، در مقایسه با الیاف به‌دست آمده از ساقه کنف از پایداری بهتری برخوردارند. در نهایت آنالیز الیاف با استفاده از اشعه ایکس نشان داد که تیمار شیمیایی منجر به افزایش درصد بلورشدگی الیاف گردید. لازم به ذکر است که الیاف رنگ‌بری شده پوست کنف دارای بیش‌ترین درصد بلورشدگی در مقایسه با الیاف ساقه و دیگر مواد بررسی شده بودند. نتایج این پژوهش بیانگر قابلیت این گیاه در تولید الیافی مناسب در تقویت چندسازه پلیمری و با قابلیت اعمال فرایندهای مناسب در تولید ریزساختارهای سلولزی می‌باشد. همچنین، در تمام آزمون‌ها پوست کنف نتایج بهتری را در مقایسه با ساقه آن از خود نشان داده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison between the Crystallinity, Thermal degradation, and Morphology of Kenaf Bast and Stalk NaOH-AQ pulp Fibers

چکیده [English]

In this study, kenaf bast and stalk fibers properties studied to determined their potential in reinforcing of polymeric composite as well as their ability in cellulose extracting process to achieve interested applications such as  producing micro and nano cellulose. Chemical pulps from kenaf bast and stem fibers were prepared using Soda-AQ process by using the 15% NaOH and 0.1% AQ. A three-stage bleaching procedure was carried out, including a DEpD stage for increasing the cellulose content in the produced pulp. The morphology of the obtained fibers were characterized by environmental scanning electron microscopy (ESEM). Microscopy studies revealed that the pulping and bleaching processes separated the fiber bundles to individual fibers, and caused a significant decrease in their diameter. The analysis of the chemical composition indicated an increase in the cellulose content after the chemical treatments. FTIR results also displayed that the chemical treatments could successfully be used to remove lignin and hemicellulose. Thermogravimetric analysis (TGA) revealed that the thermal stability increased in the materials having undergone pulping and bleaching. The TGA results also demonstrated the higher resistance towards heat for both treated and untreated kenaf bast fibers compared to stem fibers. X-ray analyses pointed at a higher crystallinity for the chemically treated fibers, and the highest crystallinity was found for the treated kenaf bast fibers. Finally, it is found that one could be able to produce reinforcing fiber of this plant, considering in all cases kenaf stalk shoed better results comparing to the bast fiber.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Kenaf bast
  • Soda-AQ
  • bleaching
  • Crystallinity
  • Morphology