狼尾草纤维/HDPE复合材料的循环再生性能：机械与热行为研究及其环境意义

《Polymer Degradation and Stability》：Recycling Performance of Pennisetum setaceum Fiber/HDPE Composites: A Study on Mechanical and Thermal Behavior

本文系统研究了以入侵植物狼尾草（Pennisetum setaceum）纤维增强的再生高密度聚乙烯（HDPE）复合材料的循环利用潜力。通过五次循环再生实验，发现碱处理纤维能有效维持复合材料在多次循环中的结构完整性，显著提升拉伸强度与弹性模量，并促进聚合物结晶（DSC分析）。本研究为利用入侵植物生物质开发可持续、可循环的高性能复合材料提供了重要理论与实践依据，对推动绿色材料科学发展具有积极意义。

　　

Highlight

材料

狼尾草（Pennisetum setaceum）植株采集自西班牙加那利群岛莫亚。采用TotalEnergy公司（法国巴黎）供应的HDPE H6081以及Plascan S.L.公司（西班牙拉斯帕尔马斯）供应的再生高密度聚乙烯（均为颗粒形态）作为基体。HDPE H6081具有极佳的加工性能，特别适用于注塑成型。纤维使用氢氧化钠（≥98%，Honeywell Fluka?，美国北卡罗来纳州）进行处理。

复合材料制造

从狼尾草叶片中提取纤维的过程...

机械性能

以原生HDPE为基体的复合材料（图2）的拉伸性能在循环再生后表现出显著变化。第一个循环后，除含有20%未处理纤维（UTF.20.HDPE）的复合材料外，大多数样品的拉伸强度（σ_u,t）均有所下降。相反，经过五个循环后，所有样品的拉伸强度均有所增加，这可能是由于循环过程中纤维尺寸减小导致纤维分布更加均匀所致。Vidakis等人也报告了这种增强现象...

结论

经过五次循环再生后，复合材料的机械性能根据基体类型表现出明显差异。具体而言，使用原生HDPE的复合材料其极限拉伸强度略有增加，而使用再生HDPE的复合材料则出现下降。相反，两种基体类型的弹性模量均有所降低。MFI测量结果显示，含有未处理纤维的复合材料在再生后材料流动性增加，表明碱处理...