ارزيابي مقايسه‌اي ميان خواص بلورشدگي، حرارتي و مورفولوژيكي الياف خمير سودا آنتراكينون پوست و ساقه كنف

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

در اين پژوهش خواص الياف پوست و ساقه كنف با هدف ارزيابي پتانسيل آن‌ها در تقويت خواص مكانيكي چندسازه‌هاي پليمري و امكان استخراج سلولز از اين الياف در دست‌يابي به كاربردهاي موردنظر مانند توليد ريزساختارهاي سلولزي مورد بررسي قرار گرفت. ابتدا خمير سودا- آنتراكينون پوست و ساقه كنف تهيه شد. براي دست‌يابي به اليافي با نسبت سلولز بيش‌تر و درصد ليگنين كم‌تر از يك روش رنگ‌بري سه‌مرحله‌اي (DEPD) استفاده شد. ساختار مورفولوژيكي با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني (ESEM) مشاهده گرديد كه قطر الياف، تحت‌تاثير تيمار شيميايي به‌شدت كاهش يافت. مطالعه تركيب شيميايي الياف نشان‌دهنده افزايش قابل‌ملاحظه ميزان سلولز در الياف تيمار (شيميايي) شده در مقايسه با ميزان سلولز در الياف تيمار نشده بود. نتايج آناليز الياف با استفاده از اشعه مادون قرمز (FTIR) بيانگر كاهش شديد مقدار ليگنين و همي‌سلولز موجود در الياف پوست و ساقه كنف درطي فرآيند خميرسازي و رنگ‌بري بوده، به‌طوري‌كه در پايان مرحله رنگ‌بري، تقريباً كل ليگنين موجود از الياف خارج شد. نتايج به‌دست آمده از آناليز حرارتي الياف نشان داد كه الياف تيمار شده نسبت به الياف تيمار نشده از مقاومت بيش‌تري در مقابل افزايش دما برخوردارند. از مقايسه نتايج استنباط مي‌گردد كه الياف به‌دست آمده از پوست كنف در هر دو حالت تيمار شده و تيمار نشده، در مقايسه با الياف به‌دست آمده از ساقه كنف از پايداري بهتري برخوردارند. در نهايت آناليز الياف با استفاده از اشعه ايكس نشان داد كه تيمار شيميايي منجر به افزايش درصد بلورشدگي الياف گرديد. لازم به ذكر است كه الياف رنگ‌بري شده پوست كنف داراي بيش‌ترين درصد بلورشدگي در مقايسه با الياف ساقه و ديگر مواد بررسي شده بودند. نتايج اين پژوهش بيانگر قابليت اين گياه در توليد اليافي مناسب در تقويت چندسازه پليمري و با قابليت اعمال فرايندهاي مناسب در توليد ريزساختارهاي سلولزي مي‌باشد. همچنين، در تمام آزمون‌ها پوست كنف نتايج بهتري را در مقايسه با ساقه آن از خود نشان داده است.

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.