榛子壳废弃料衍生生物复合材料的填料改性技术及其性能影响研究

《Sustainable Materials and Technologies》：Exploring the influence of various filler modification techniques on the biocomposites properties derived from lignocellulosic hazelnut waste shells

本文系统研究了榛子壳废弃料（HShW）作为生物填料在环氧树脂基体中的应用，通过氢氧化钠及多种酸（EDTA、AA、AcA、LA）改性处理，显著提升了复合材料的力学性能（拉伸强度提升4.65–53.49%）、热稳定性（Tg最高达101.1°C）及耐化学性。首次探讨了湿热老化对材料性能的影响，为农业废弃物高值化利用提供了新策略。

　　

材料亮点

研究所用榛子壳废弃料（HShW）源自土耳其黑海地区榛子。去壳后经IKA A11基础研磨机粉碎过筛备用。其他化学试剂详见表1。

HShW的化学处理方法

采用碱（NaOH）处理及化学改性增强HShW颗粒与环氧聚合物间的化学键合[14]。通过扫描电镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段验证改性效果。

化学改性机制与FTIR分析

化学处理会改变木质纤维素组分（纤维素、半纤维素、木质素）的构成。如方案2所示，天然木质素壳富含植物基活性基团，改性后纤维素I型结晶结构在X射线衍射（XRD）22°处特征峰保留，证实晶体结构稳定性。

结论

首次系统比较不同酸/碱改性对榛子壳填料（HShW）复合材料性能的影响。FTIR和EDX分析证实改性成功，填料粒径减小且纤维素含量提升。新型生物基复合材料在湿热老化中仍保持高储能模量（0.85 GPa）和玻璃化转变温度（T_g），为绿色材料设计提供新思路。