聚丙烯基体复合材料增强特性研究：塔里拉棕榈果纤维的力学与热学性能优化

为解决合成纤维的环境污染问题，研究人员以塔里拉棕榈果纤维（CTF）为增强材料，通过碱处理（2%-6% NaOH）优化聚丙烯（PP）基复合材料的力学与热学性能。结果表明，2% NaOH处理的CTF纤维在50:50纤维-基体比例下表现出最优冲击强度（19.5±1.79 kJ/m2 ），30:70比例则展现更高拉伸（17.19±1.13 MPa）和弯曲强度（31.67±1.95 MPa）。该研究为汽车、航空航天领域提供了可持续材料解决方案。

　　

随着全球对可持续材料需求的增长，合成纤维的环境问题日益凸显。聚丙烯（PP）作为常用塑料，虽具优异机械性能，但其不可降解性引发生态担忧。与此同时，天然纤维如塔里拉棕榈果纤维（CTF）因其可再生、低成本和高比强度特性成为研究热点。然而，天然纤维的亲水性与弱界面粘结限制了其应用。为此，来自中国的研究团队在《Results in Materials》发表论文，探索了CTF纤维增强PP基复合材料的性能优化策略。

研究通过碱处理（2%、4%、6% NaOH）改性CTF纤维，采用压缩成型法制备30:70和50:50纤维-基体比例的复合材料。关键实验技术包括扫描电镜（SEM）分析纤维形貌，傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）表征化学组成与结晶度，热重分析（TGA）评估热稳定性，以及万能试验机测试力学性能。

3.1. 物理分析
碱处理显著降低纤维线性密度（19.35→16.48 tex）和水分含量（7.01%→6.35%），同时提升密度（1.05→1.21 g/cc），表明非纤维素成分的去除增强了纤维致密性。

3.2. 傅里叶变换红外光谱
FTIR显示，6% NaOH处理有效减少羟基（3400 cm^-1
）和羰基（1730 cm^-1
）峰，证实半纤维素和木质素的去除，提升了纤维素纯度。

3.3. X射线衍射分析
XRD显示（200）晶面峰（22°）增强，结晶度指数（CI）达69.69%，表明碱处理提高了纤维刚性，利于应力传递。

3.4. 热分析
TGA显示处理后的纤维起始降解温度升至251°C，DSC证实熔融峰稳定性增强，适合高温应用。

3.5. 形态学研究
SEM显示碱处理后的纤维表面粗糙度增加，减少了基体剥离；50:50复合材料因纤维分散均匀表现出更高冲击强度（17.86 kJ/m²
）。

3.6. 机械性能
30:70复合材料的拉伸强度（17.19 MPa）优于50:50（14.81 MPa），但后者冲击强度更高，体现比例设计的性能权衡。

结论与意义
该研究证实2% NaOH处理的CTF纤维在50:50比例下综合性能最佳，为替代合成纤维提供了可持续方案。其环境友好性和优异的机械-热性能使其适用于汽车轻量化、建筑结构等领域。未来需进一步探索长期环境耐久性及工业化生产参数。