Fundamental approaches for the application of pineapple leaf fiber in high performance reinforced composites

• Autorzy: Alwani M. S. , Khalil A. , Islam M. N. , Wan Nadirah W. O. , Dungani R.

Identyfikatory

DOI

dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.798

Warianty tytułu

PL

Podstawowa ocena włókien liści ananasa jako wzmocnienia w biokompozytach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The fundamental understanding of fibers, because of their polymeric nature, helps to improve the properties of the final product. This study presents an approach to examine the morphology, anatomy, cell wall architecture and distribution of lignin from pineapple leaf fiber by light microscopy, scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray, transmission electron microscopy and Raman spectroscopy. Light microscopy and scanning electron microscopy revealed that the vascular bundle was randomly distributed across the transverse section of the pineapple leaf consisting of sclerenchyma, vessel, phloem and parenchyma cells. The fiber surface was covered with a rough hydrophobic layer composed of cutin, lignin, silica, waxes and a mixture of other cell wall materials. TEM investigations revealed the nanocomposite structure of the cell wall that were composed of typical primary and secondary cell wall layers. The topochemical distribution of lignin confirmed that the concentration of lignin at the cell corners was higher compared to compound middle lamella and secondary walls. This study helps to understand the fundamentals of the pineapple leaf fiber and can also help in the design of improved bio-based materials.

PL

Omówiono podstawowe badania włókien liści ananasa przeprowadzone metodami: mikroskopii świetlnej, skaningowej mikroskopii elektronowej z rozpraszaniem energii promieniowania rentgenowskiego, transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz spektroskopii Ramana. Badania obejmowały morfologię, architekturę komórki, oraz zawartość i rozkład ligniny w liściu. Mikroskopia świetlna i skaningowa mikroskopia elektronowa wykazały, że wiązki naczyniowe są losowo rozłożone w przekroju poprzecznym liścia ananasa i składają się z komórek sklerenchymii, naczyń łyka i komórek miąższu. Powierzchnię włókien pokrywa rogowa warstwa hydrofobowa, złożona z ligniny, krzemionki, wosków i mieszaniny innych materiałów ścianek komórkowych. Badania potwierdziły nanokompozytową strukturę ściany komórkowej, którą stanowią typowe warstwy ścian komórkowych pierwotnych i wtórnych. Stężenie ligniny w narożach komórek było większe niż w środku lameli i ścianie wtórnej. Przeprowadzone badania umożliwiają zrozumienie budowy i wynikających z niej właściwości włókien liści ananasa i ułatwiają projektowanie polimerowych biokompozytów z udziałem takich włókien.

Słowa kluczowe

EN

pineapple leaf fiber; surface morphology; anatomy; cell wall; biocomposites

PL

włókna liści ananasa; morfologia powierzchni liścia; budowa anatomiczna; ściana komórkowa; biokompozyt; kleje silikonowe (Si-PSA); adhezja; kohezja; przylepność; sieciowanie termiczne; nadtlenek benzoilu; nadtlenek dichlorobenzoilu

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 59, nr 11-12
• Strony: 798--804
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Alwani M. S.

• Universiti Sains Malaysia, School of Industrial Technology, 11800, Penang, Malaysia

autor

Khalil A.

• Universiti Sains Malaysia, School of Industrial Technology, 11800, Penang, Malaysia
• Universiti Putra Malaysia, Institute of Tropical Forestry and Forest Products (INTROP), Department of Biocomposite Technology, 43400 UPM Serdang, Selangor, Malaysia

autor

Islam M. N.

• Universiti Sains Malaysia, School of Industrial Technology, 11800, Penang, Malaysia
• Khulna University, School of Life Science, Khulna — 9208, Bangladesh

autor

Wan Nadirah W. O.

• Universiti Sains Malaysia, School of Industrial Technology, 11800, Penang, Malaysia

autor

Dungani R.

• Universiti Sains Malaysia, School of Industrial Technology, 11800, Penang, Malaysia
• Institut Teknologi Bandung, School of Life Sciences and Technology, Gedung Labtex XI, Jalan Ganesha 10, Bandung 40132, West Java-Indonesia

Bibliografia

• [1] Ragauskas A.J.,Williams C.K., Davison B.H., Britovsek G., Chairney J. et al.: Science 2006, 311, 484. http://dx.doi.org/10.1126/science.1114736
• [2] Lau K.-T., Ho M.-P., Au-Yeung C.-T., Cheung H.-Y.: Int. J. Smart Nanomater. 2010, 1, 13. http://dx.doi.org/10.1080/19475411003589780
• [3] Eudes A., George A., Mukherjee P., Kim J.S., Pollet B. et al.: Plant Biotechnol. J. 2012, 10, 609. http://dx.doi.org/10.1111/j.1467-7652.2012.00692.x
• [4] Abdul Khalil H.P.S., Siti Alwani M., Mohd Omar M.: Bio-Resources 2006, 1, 220.
• [5] Wan NadirahW.O., Jawaid M., Al Masri A.A., Khalil H.A., Suhaily S., Mohamed A.: J. Polym. Environ. 2012, 20, 404. http://dx.doi.org/10.1007/s10924-011-0380-7
• [6] Li Z., Zhai H., Zhang Y., Yu L.: Ind. Crops Prod. 2012, 37, 130. http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2011.11.025
• [7] Ma J., Yang G., Mao J., Xu F.: Ind. Crops Prod. 2011, 33, 358. http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2010.11.009
• [8] Conrad K.: Bioresource Technol. 2008, 99, 8476. http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2007.08.088
• [9] Agarwal U.P., McSweeny J.D., Ralph S.A.: J. Wood Chem. Technol. 2011, 31, 324. http://dx.doi.org/10.1080/02773813.2011.562338
• [10] Hänninen T., Kontturi E., Vuorinen T.: Phytochemistry 2011, 72, 1889. http://dx.doi.org/10.1016/j.phytochem.2011.05.005
• [11] Perera P.N., Schmidt M., Chiang V.L., Schuck P.J., Adams P.D.: Anal. Bioanal. Chem. 2012, 402, 983. http://dx.doi.org/10.1007/s00216-011-5518-x
• [12] Agarwal U.P., Weinstock I.A., Atalla R.H.: Tappi J. 2003, 2, 22.
• [13] Mohamed A., Sapuan S., Shahjahan M., Khalina A.: J. Food Agric. Environ. 2009, 7, 235.
• [14] Ghosh S., Dey S.: J. Inst. Eng. 1983, 16, 23.
• [15] Arib R.M.N., Sapuan S.M., Ahmad M.M.H.M., Paridah M.T., Khairul Zaman H.M.D.: Mater. Des. 2006, 27, 391. http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2004.11.009
• [16] Sapuan S.M., Mohamed A.R., Siregar J.P., Ishak M.R.: “Pineapple Leaf Fibers and PALF-Reinforced Polymer Composites” in: „Cellulose Fibers: Bio- and Nano-Polymer Composites: Green Chemistry and Technology” (Eds. Susheel Kalia, Kaith B.S., Inderjeet Kaur), Springer, Berlin Heidelberg 2011.
• [17] Mauseth J.D.: “Plant anatomy”, Benjamin/Cummings Publ. Co., California 1988.
• [18] Kang J., Dengler N.: Int. J. Plant Sci. 2004, 165, 231. http://dx.doi.org/10.1086/382794
• [19] Dickison C.E.: “Integrative plant anatomy”, Academic Press, London 2000.
• [20] Bartholomew D.P., Paull R.E., Rohrbach K.G.: “The pineapple: botany, production, and uses”, CABI Publishing, London 2003.
• [21] Jarvis M.C.: Food Hydrocolloids 2011, 25, 257. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.09.010
• [22] MacAdam J.W.: “Structure and function of plants”, John Wiley & Sons Ltd., USA 2011.
• [23] Mishra S., Mohanty A.K., Drzal L.T., Misra M., Hinrichsen G.: Macromol. Mater. Eng. 2004, 289, 955. http://dx.doi.org/10.1002/mame.200400132
• [24] Agarwal U.P., Ralph S.A.: Appl. Spectros. 1997, 51, 1648. http://dx.doi.org/10.1366/0003702971939316
• [25] Gierlinger N., Schwanninger M.: Plant Physiol. 2006, 140, 1246. http://dx.doi.org/10.1104/pp.105.066993
• [26] Sun L., Simmons B.A., Singh S.: Biotechnol. Bioeng. 2011, 108, 286. http://dx.doi.org/10.1002/bit.22931
• [27] Richter S., Müssig J., Gierlinger N.: Planta 2011, 233, 763. http://dx.doi.org/10.1007/s00425-010-1338-z
• [28] Agarwal U.P.: Planta 2006, 224, 1141. http://dx.doi.org/10.1007/s00425-006-0295-z
• [29] Fromm J., Rockel B., Lautner S., Windeisen E., Wanner S.: J. Struct. Biol. 2003, 143, 77. http://dx.doi.org/10.1016/S1047-8477(03)00119-9
• [30] Fergus B., Procter A., Scott J., Goring D.: Wood Sci. Technol. 1969, 3, 117. http://dx.doi.org/10.1007/BF00639636