An acetylated softwood kraft lignin

An acetylated softwood kraft lignin was dry-spun into precursor fibers and successfully processed into carbon fibers with a tensile strength exceeding most values reported in prior studies on lignin-based carbon fibers. Limited acetylation of lignin hydroxyl groups enabled dry-spinning of the precursor using acetone (solvent) followed by thermo-oxidative stabilization. Resulting carbon fibers (∼7 μm diameter) displayed a tensile modulus, strength, and strain-to-failure values of 52 ± 2 GPa, 1.04 ± 0.10 GPa, and 2.0 ± 0.2%, respectively. Because of solvent diffusion during dry-spinning, fibers displayed a crenulated surface that can provide a larger specific interfacial area for enhanced fiber/matrix bonding in composite applications.

Currently, three precursor materials are used for commercial production of carbon fibers: polyacrylonitrile (PAN), pitch and rayon [1]. Of these, PAN is used almost exclusively to produce high strength carbon fibers. The process involves generation of certain toxic by-products such as hydrogen cyanide (HCN). This environmental problem can potentially be overcome by the use of naturally occurring biomass, including lignin. Unfortunately, most current grades of lignin are intractable, so its chemical modification is needed for further processing.

Otani et al. [2] described the use of an alkali-modified solution of lignin to produce carbon fibers. Later studies have focused on producing carbon fibers derived from modified-lignins by melt spinning of steam-exploded lignin [3], organosolv lignin [4] and hardwood kraft lignin [5] and [6]. In a recent study [7], fractionated softwood kraft lignin in combination with hardwood kraft lignin was found to be capable of continuous melt spinning and fast stabilization. But the as-spun lignin fibers were thick (aprox. 100 μm) with carbonized fibers being about 50 μm in diameter, and no tensile properties were reported for those fibers. For high strength purposes, however, other literature studies have established that much smaller carbon fiber diameters (typically less than 10 μm) are desired [8]. For chemically modified kraft lignin, other studies have reported its blending with synthetic resins to increase the bio-derived component of matrices [9], or to reduce its Tg to enable melt blending [10]. However, carbon fibers produced from prior lignin-based studies in the literature have exhibited relatively low tensile properties, with published strengths of 660 MPa or lower [3], [4], [5] and [6]. A value of 1.07 GPa was attributed in a review article [11] to a DOE presentation, but the presentation, 1 does not explicitly report and discuss lignin-based carbon fibers. The low strength may be attributed to the fact that melt-spun precursor fibers are inherently difficult to stabilize by thermo-oxidative means, and often partially fuse together during the stabilization-carbonization processes that result in surface defects on the resulting carbon fibers. Solution-based dry-spinning of a high softening-point lignin grade may reduce surface fusion of fibers during heat treatment, but such dry-spinning of suitably modified softwood kraft lignin precursor has not been reported in prior literature studies. Therefore, the objective of this study was to modify a softwood kraft lignin by limited acetylation to convert it into carbon fibers via dry-spinning of the precursor fibers.

As-received softwood kraft lignin (SKL, Indulin, Mead-Westvaco) was washed with acidified DI water until ash content was 0.14% as measured by ASTM D5630 technique. SKL showed no softening behavior during the entire heating procedure even when the temperature reached 300 °C. Acetylation at 85 ± 2 °C for 2 h with excess acetic anhydride (Ac2O) concentration (15 ml Ac2O/g SKL) resulted in a thermally fusible material. However, these melt-spun lignin fibers could not be adequately stabilized due to the presence of thermally stable acetyl groups that would not crosslink, even when the thermo-oxidation heating rate was as low as 0.01 °C/min. Consequently, SKL was reacted with a significantly lower anhydride concentration (0.66 ml Ac2O/g SKL) for only 0.25 h to produce acetylated SKL (Ace-SKL).

Fig. 1 displays the FTIR spectra of SKL at different acetylation levels; spectra were normalized with respect to the peak at 856 cm−1, which is attributed to C–H bending on aromatic rings. As the amount of Ac2O decreased from 15 to 0.66 ml/g SKL, intensity of the hydroxyl peak at 3400 cm−1 increased significantly. Also, the weight gain of lignin after reaction with Ac2O moderated from 18% to 5%. Larger content of hydroxyl group retained by these reaction conditions led to increased reactivity/crosslinking of the precursor during subsequent thermo-oxidation step. This enhanced crosslinking enabled the stabilized fibers to retain the original fiber shape and size without becoming tacky. At the same time, Ace-SKL obtained from limited acetylation could be fully dissolved in acetone. This optimal composition of Ace-SKL enabled us to process it into thin fibers (as described next) by solution or dry spinning. Thus, 0.66 ml Ac2O/g SKL concentration and 0.25 h reaction time were chosen as the conditions for producing precursor for all subsequent experiments.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

การ acetylated ไม้คราฟท์ lignin ถูกปั่นแห้งเป็นเส้นใยสารตั้งต้น และประมวลผลเรียบร้อยเป็นเส้นใยคาร์บอน มีแรงเกินค่ามากที่สุดในการศึกษาก่อนหน้านี้ที่รายงานใน lignin ใช้เส้นใยคาร์บอน Acetylation จำกัดกลุ่มไฮดรอกซิล lignin ใช้ปั่นแห้งของสารตั้งต้นที่ใช้อะซิโตน (ตัวทำละลาย) ตาม ด้วยเทอร์โม oxidative เสถียรภาพ เส้นใยคาร์บอนได้ (∼7 μm เส้นผ่าศูนย์กลาง) แสดงโมดูลัสแรงดึง แรง และต้องใช้ล้มเหลวค่า 52 ± 2 1.04 ± 0.10 เกรดเฉลี่ย GPa และ 2.0 ± 0.2% ตามลำดับ เนื่องจากตัวทำละลายแพร่ระหว่างปั่นแห้ง เส้นใยแสดงพื้นผิว crenulated ที่สามารถให้ใหญ่ interfacial บริเวณใย/เมทริกซ์พิเศษที่ยึดติดในการใช้งานคอมโพสิตปัจจุบัน ใช้วัสดุสารตั้งต้นที่สามสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ของเส้นใยคาร์บอน: polyacrylonitrile (PAN), ระยะห่างและเรยอง [1] เหล่านี้ ปานกันโดยเฉพาะการผลิตเส้นใยคาร์บอนสูง กระบวนการเกี่ยวข้องกับรุ่นของสินค้าพลอยได้เป็นพิษบางอย่างเช่นไฮโดรเจนไซยาไนด์ (HCN) ปัญหาสิ่งแวดล้อมนี้อาจจะเอาชนะ โดยใช้ธรรมชาติเกิดชีวมวล lignin รวมทั้งการ อับ เกรดล่าสุดของ lignin เป็น intractable ดังนั้นความเปลี่ยนแปลงทางเคมีเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการประมวลผลต่อไปโอเอส al. [2] กล่าวถึงการใช้โซลูชั่นการปรับเปลี่ยนด่างของ lignin เพื่อผลิตเส้นใยคาร์บอน ภายหลังการศึกษาได้เน้นผลิตคาร์บอนมาแก้ไข lignins โดยเส้นใยละลายปั่น lignin กระจายไอน้ำ [3], lignin organosolv [4] และ lignin คราฟท์ไม้ [5] [6] ในไม้การศึกษา [7], แบ่งล่า lignin คราฟท์ร่วมกับไม้คราฟท์ lignin พบสามารถปั่นละลายอย่างต่อเนื่องและเสถียรภาพอย่างรวดเร็ว แต่ lignin ปั่นเป็นเส้นใยหนา (aprox. 100 μm) ด้วยถ่าน μm ประมาณ 50 เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใย และคุณสมบัติไม่แรงดึงมีรายงานสำหรับเส้นใยเหล่านั้น สำหรับความแข็งแรงสูง อย่างไรก็ตาม เอกสารประกอบการศึกษาอื่น ๆ สร้างสมมาตรใยคาร์บอนขนาดเล็ก (โดยทั่วไปน้อยกว่า 10 μm) ระบุ [8] Lignin คราฟท์ปรับเปลี่ยนสารเคมี การศึกษาอื่น ๆ มีรายงานการผสมกับหนังสังเคราะห์เรซิ่นเพิ่มมาทางชีวภาพส่วนประกอบของเมทริกซ์ [9], หรือลดของ Tg ให้ละลายผสม [10] อย่างไรก็ตาม เส้นใยคาร์บอนที่ผลิตจากการศึกษาก่อนที่ lignin ใช้ในวรรณคดีมีจัดแสดงค่อนข้างต่ำคุณสมบัติแรงดึง พร้อมประกาศจุดแข็งแรง 660 หรือล่าง [3], [4], [5] และ [6] ค่า 1.07 GPa ถูกบันทึกในการตรวจทานบทความ [11] เพื่อป้องกันงานนำเสนอ นำเสนอ 1 ไม่ชัดเจนรายงาน และอภิปราย lignin ใช้เส้นใยคาร์บอน แรงต่ำอาจเกิดจากความจริงที่ว่า สารตั้งต้นปั่นละลายเส้นใยที่มีความยากอยู่ดีด้วยเทอร์โม oxidative และบางส่วนมักชนวนกันระหว่าง carbonization เสถียรภาพกระบวนการผลที่ได้ในข้อบกพร่องที่ผิวบนเส้นใยคาร์บอนได้ โซลูชันที่ใช้ปั่นแห้งเกรด lignin จุดนุ่มนวลสูงอาจลดอาหารผิวของเส้นใยระหว่างการชุบ แต่รายงานปั่นแห้งดังกล่าวของไม้ที่เหมาะสมแก้ไขคราฟท์ lignin สารตั้งต้นในการศึกษาวรรณกรรมก่อนหน้าไม่ ดังนั้น วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการ ปรับเปลี่ยนเป็นไม้คราฟท์ lignin โดย acetylation จำกัดแปลงเป็นเส้นใยคาร์บอนทางปั่นแห้งของเส้นใยสารตั้งต้นLignin คราฟท์รับเป็นไม้ (มีด SKL, Indulin -Westvaco) ถูกล้างน้ำ DI acidified จนเถ้าเนื้อหาถูก 0.14% วัดจากมาตรฐาน ASTM D5630 เทคนิค SKL พบพฤติกรรมไม่ softening ในระหว่างขั้นตอนทั้งการทำความร้อนเมื่ออุณหภูมิถึง 300 องศาเซลเซียส Acetylation ที่ 85 ± 2 ° C สำหรับ h 2 กับความเข้มข้นเกิน anhydride อะซิติก (Ac2O) (15 ml Ac2O/g SKL) ส่งผลให้วัสดุ fusible แพ อย่างไรก็ตาม เส้นใยเหล่านี้ปั่นละลาย lignin สามารถไม่สามารถเพียงพอเสถียรเนื่องจากกลุ่ม acetyl แพมั่นคงที่จะไม่ crosslink แม้แต่เมื่ออัตราความร้อนเทอร์โมออกซิเดชันต่ำสุด 0.01 ° C/min ดังนั้น SKL ได้ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับเข้มข้น anhydride ต่ำ (0.66 มล Ac2O/g SKL) สำหรับเพียง 0.25 h การ acetylated SKL (เอส-SKL)Fig. 1 แสดงแรมสเป็คตรา FTIR ของ SKL acetylation ต่างระดับ แรมสเป็คตราได้ตามปกติกับพีคที่ 856 cm−1 ซึ่งเป็นบันทึก C – H ดัดบนแหวนหอม เป็นยอดของ Ac2O ลดลงจาก 15 ไป 0.66 ml/g SKL ความเข้มของไฮดรอกซิลสูงสุดที่ 3400 cm−1 เพิ่มมากขึ้น ยัง น้ำหนักของ lignin หลังปฏิกิริยากับ Ac2O กลั่นกรองระดับความรุนแรงจาก 18% เป็น 5% เนื้อหาขนาดใหญ่ของกลุ่มไฮดรอกซิลที่เก็บไว้ โดยเงื่อนไขปฏิกิริยาเหล่านี้นำไปเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น crosslinking ของสารตั้งต้นในระหว่างขั้นตอนการต่อเทอร์โมออกซิเดชัน Crosslinking พิเศษนี้เปิดใช้งานเส้นใยเสถียรรักษาเดิมใยรูปร่างและขนาดที่ไม่เป็นสองดาวจริง ๆ ครับ ในเวลาเดียวกัน รับจาก acetylation จำกัด SKL Ace สามารถเต็มละลายในอะซิโตน องค์ประกอบนี้เหมาะสมที่สุดของเอ SKL เปิดใช้งานเราต้องการเส้นใยบาง ๆ (ซึ่งกล่าวต่อไป) โดยโซลูชัน หรือปั่นแห้ง ดังนั้น 0.66 ml SKL Ac2O/g ความเข้มข้นและ 0.25 h ปฏิกิริยาเวลาถูกเลือกเป็นเงื่อนไขสำหรับการผลิตสารตั้งต้นสำหรับการทดลองต่อมาทั้งหมด

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ลิกนินคราฟท์ acetylated ไม้เนื้ออ่อนถูกแห้งปั่นเป็นเส้นใยสารตั้งต้นและประมวลผลประสบความสำเร็จเป็นเส้นใยคาร์บอนที่มีความต้านทานแรงดึงเกินค่ามากที่สุดรายงานในการศึกษาก่อนในลิกนินที่ใช้เส้นใยคาร์บอน acetylation จำกัด กลุ่มไฮดรอกซิลิกนินที่เปิดใช้งานปั่นแห้งของสารตั้งต้นที่ใช้อะซิโตน (ตัวทำละลาย) ตามด้วยการรักษาเสถียรภาพความร้อนออกซิเดชัน ส่งผลให้เส้นใยคาร์บอน (~7 ไมโครเมตรเส้นผ่าศูนย์กลาง) แสดงโมดูลัสแรงดึงความแข็งแรงและความเครียดต่อความล้มเหลวของค่า 52 ± 2 เกรดเฉลี่ย 1.04 ± 0.10 GPa และ 2.0 ± 0.2% ตามลำดับ เนื่องจากการแพร่กระจายตัวทำละลายในระหว่างการปั่นแห้งเส้นใยแสดงพื้นผิว crenulated ที่สามารถให้พื้นที่ interfacial เฉพาะที่มีขนาดใหญ่สำหรับการเชื่อมเส้นใยที่เพิ่มขึ้น / เมทริกซ์ในการใช้งานคอมโพสิต. ปัจจุบันสามวัสดุสารตั้งต้นที่ใช้สำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ของเส้นใยคาร์บอน polyacrylonitrile (PAN) สนามและเรยอน [1] ของเหล่านี้ถูกนำมาใช้ PAN เกือบเฉพาะในการผลิตเส้นใยคาร์บอนมีความแข็งแรงสูง กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการสร้างบางอย่างที่เป็นพิษโดยผลิตภัณฑ์เช่นไฮโดรเจนไซยาไนด์ (HCN) ปัญหานี้อาจเกิดขึ้นต่อสิ่งแวดล้อมสามารถเอาชนะโดยการใช้ชีวมวลธรรมชาติที่เกิดขึ้นรวมทั้งลิกนิน แต่น่าเสียดายที่เกรดล่าสุดของลิกนินมีความยากดังนั้นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของมันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการประมวลผลต่อไป. Otani et al, [2] อธิบายการใช้วิธีการแก้ปัญหาด่างแก้ไขของลิกนินในการผลิตเส้นใยคาร์บอน การศึกษาต่อมาได้มุ่งเน้นในการผลิตเส้นใยคาร์บอนที่ได้มาจาก lignins-แก้ไขโดยการปั่นละลายของลิกนินไอระเบิด [3], organosolv ลิกนิน [4] และไม้เนื้อแข็งลิกนินคราฟท์ [5] และ [6] ในการศึกษาล่าสุด [7], fractionated ไม้เนื้ออ่อนลิกนินคราฟท์ร่วมกับลิกนินคราฟท์ไม้เนื้อแข็งที่ถูกพบว่าเป็นความสามารถในการปั่นละลายอย่างต่อเนื่องและมีเสถียรภาพอย่างรวดเร็ว แต่ในขณะที่ปั่นเส้นใยลิกนินหนา (aprox. 100 ไมครอน) ด้วยเส้นใยคาร์บอนเป็นประมาณ 50 ไมครอนในเส้นผ่าศูนย์กลางและไม่มีคุณสมบัติทนแรงดึงได้รับรายงานเส้นใยเหล่านั้น เพื่อประโยชน์ในการมีความแข็งแรงสูง แต่การศึกษาวรรณกรรมอื่น ๆ ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ยอมรับว่าคาร์บอนไฟเบอร์ขนาดเล็กมาก (โดยทั่วไปน้อยกว่า 10 ไมครอน) เป็นที่ต้องการ [8] สำหรับการดัดแปรทางเคมีลิกนินคราฟท์, การศึกษาอื่น ๆ มีรายงานว่ามีการผสมกับเรซินสังเคราะห์เพื่อเพิ่มองค์ประกอบชีวภาพที่ได้จากการฝึกอบรมของ [9] หรือเพื่อลด Tg ที่จะช่วยให้ละลายผสม [10] แต่เส้นใยคาร์บอนที่ผลิตจากการศึกษาลิกนินที่ใช้ก่อนในวรรณคดีได้แสดงคุณสมบัติค่อนข้างแรงดึงต่ำที่มีการตีพิมพ์ในจุดแข็งของ 660 MPa หรือต่ำกว่า [3] [4] [5] และ [6] ค่า 1.07 GPa ถูกนำมาประกอบในบทความรีวิว [11] เพื่อนำเสนอ DOE แต่นำเสนอ 1 ไม่ชัดเจนรายงานและหารือเกี่ยวกับลิกนินที่ใช้เส้นใยคาร์บอน ความแข็งแรงต่ำอาจนำมาประกอบกับความจริงที่ว่าละลายปั่นเส้นใยสารตั้งต้นเป็นเรื่องยากที่จะรักษาเสถียรภาพโดยเนื้อแท้โดยวิธีเทอร์โมออกซิเดชันและมักจะฟิวส์บางส่วนร่วมกันในระหว่างกระบวนการรักษาเสถียรภาพ-ถ่านที่ส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องบนพื้นผิวเส้นใยคาร์บอนที่เกิด โซลูชั่นที่ใช้ปั่นแห้งของเกรดลิกนินอ่อนจุดสูงอาจลดฟิวชั่นพื้นผิวของเส้นใยในระหว่างการรักษาความร้อน แต่เช่นการปั่นแห้งของการแก้ไขที่เหมาะสมไม้เนื้ออ่อนสารตั้งต้นลิกนินคราฟท์ยังไม่ได้รับรายงานในการศึกษาวรรณคดีก่อน ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้คือการปรับเปลี่ยนลิกนินคราฟท์ไม้เนื้ออ่อนโดย acetylation จำกัด ในการแปลงเป็นเส้นใยคาร์บอนผ่านการปั่นแห้งของเส้นใยผู้นำ. ในฐานะที่ได้รับไม้เนื้ออ่อนลิกนินคราฟท์ (SKL, Indulin มธุรส-Westvaco) ถูกล้างด้วย น้ำ DI กรดจนกว่าปริมาณเถ้าเป็น 0.14% โดยวัดจากมาตรฐาน ASTM D5630 เทคนิค SKL พบว่าไม่มีพฤติกรรมอ่อนในระหว่างขั้นตอนการให้ความร้อนทั้งหมดแม้กระทั่งเมื่ออุณหภูมิถึง 300 องศาเซลเซียส acetylation ที่ 85 ± 2 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมงกับส่วนเกินแอนไฮไดอะซิติก (Ac2O) ความเข้มข้น (15 มล. Ac2O / g SKL) ส่งผลให้วัสดุหลอมความร้อน แต่เหล่านี้ละลายปั่นเส้นใยลิกนินไม่สามารถมีความเสถียรเพียงพอเพราะการปรากฏตัวของกลุ่ม acetyl เสถียรภาพความร้อนที่จะไม่ Crosslink แม้ในขณะที่อัตราความร้อนเทอร์โมออกซิเดชันเป็นที่ต่ำเป็น 0.01 ° C / นาที ดังนั้น SKL ได้รับการตอบสนองด้วยความเข้มข้นของสารประกอบที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (0.66 มล. Ac2O / g SKL) เพียง 0.25 ชั่วโมงเพื่อผลิต acetylated SKL (เอ SKL). รูป 1 แสดงสเปกตรัมของ FTIR SKL ในระดับ acetylation ที่แตกต่างกัน สเปกตรัมถูกปกติด้วยความเคารพต่อสูงสุดที่ 856 ซม-1 ซึ่งมีสาเหตุมาจาก C-H ดัดในวงอะโรมาติก ในฐานะที่เป็นจำนวนเงินที่ลดลง Ac2O 15-0.66 มล. / g SKL ความเข้มของยอดไฮดรอกที่ 3400 ซม-1 เพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มของน้ำหนักของลิกนินหลังจากที่ทำปฏิกิริยากับ Ac2O กลั่นกรองจาก 18% ถึง 5% เนื้อหาที่มีขนาดใหญ่ของกลุ่มไฮดรอกเก็บรักษาไว้โดยเงื่อนไขปฏิกิริยาเหล่านี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการเกิดปฏิกิริยา / เชื่อมขวางของสารตั้งต้นในระหว่างขั้นตอนที่เทอร์โมซิเดชั่นที่ตามมา การเชื่อมขวางที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้เส้นใยมีความเสถียรในการรักษารูปร่างเส้นใยเดิมและขนาดโดยไม่ต้องกลายไม่มีรสนิยมที่ดี ในขณะเดียวกันเอ SKL ที่ได้รับจาก acetylation จำกัด อาจจะเลือนหายไปอย่างเต็มที่ในอะซีโตน ซึ่งองค์ประกอบที่ดีที่สุดของเอ SKL ช่วยให้เราสามารถดำเนินการได้เป็นเส้นใยบาง ๆ (ตามที่อธิบายต่อไป) โดยวิธีหรือการปั่นแห้ง ดังนั้น 0.66 มล. Ac2O / g SKL ความเข้มข้นและ 0.25 ชั่วโมงเวลาปฏิกิริยาถูกเลือกให้เป็นเงื่อนไขสำหรับการผลิตสารตั้งต้นสำหรับการทดลองที่ตามมาทั้งหมด

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เป็นไม้เนื้ออ่อน ลิกนินคราฟท์ยาวแห้งไปปั่นเป็นเส้นใยโปรตีนและสามารถแปรรูปเป็นคาร์บอนไฟเบอร์ด้วยแรงเกินที่สุดค่ารายงานในการศึกษาก่อนบนน้ำใช้คาร์บอน ไฟเบอร์ ทิเลชัน จำกัด ของลิกนิน หมู่ไฮดรอกซิลเปิดบริการปั่นสารตั้งต้นใช้อะซีโตน ( ตัวทำละลาย ) ตามด้วยเทอร์โม oxidative เสถียรภาพ .ทำให้เส้นใยคาร์บอน ( ∼ 7 μเมตร ) แสดงโมดูลัสแรงดึงและความเครียดค่าความล้มเหลวของ 52 ± 2 ผลการเรียนเฉลี่ย 1.04 ± 0.10 GPA และ 2.0 ± 0.2 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ เพราะการแพร่ของตัวทำละลายขณะปั่นแห้ง เส้นใย แสดง crenulated พื้นผิวที่สามารถให้บริการเฉพาะพื้นที่ขนาดใหญ่ ( เพื่อเพิ่มเส้นใยเมทริกซ์ในงานเชื่อม / ประกอบ

ในปัจจุบัน3 สารตั้งต้นของวัสดุที่ใช้สำหรับการผลิตเส้นใยคาร์บอนประเภทพอลิอะไครโลไนตรีล ( แพน ) , สนามไหม [ 1 ] ของเหล่านี้ , กระทะที่ใช้เกือบเฉพาะเพื่อผลิตคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงสูง กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับรุ่นของผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษบางอย่างเช่นไฮโดรเจนไซยาไนด์ ( กรดไฮโดรไซยานิก ) ปัญหาสิ่งแวดล้อมนี้อาจแก้ไขได้โดยการใช้ชีวมวลเกิดขึ้นตามธรรมชาติ ,รวมทั้ง ลิกนิน แต่น่าเสียดายที่คะแนนมากที่สุดในปัจจุบันของลิกนินจะหาทางออกไม่เจอ ดังนั้นการดัดแปลงทางเคมีเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการประมวลผลต่อไป

โอทานิ et al . [ 2 ] ที่อธิบายการใช้ด่างสารละลายลิกนินดัดแปลงเพื่อผลิตเส้นใยคาร์บอน การศึกษาต่อมาได้มุ่งเน้นการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่ได้จากการปั่นของลิกนินโดยละลายไอน้ำระเบิดน้ำ [ 3 ]organosolv ลิกนิน [ 4 ] และลิกนินคราฟท์ไม้ [ 5 ] [ 6 ] ในการศึกษาล่าสุด [ 7 ] , พบลิกนินในการรวมกันด้วยไม้เนื้อแข็ง ไม้เนื้ออ่อนคราฟท์คราฟท์ลิกนิน พบว่าสามารถละลายปั่นต่อเนื่องและรวดเร็วเสถียรภาพ . แต่เท่าที่ปั่นน้ำเส้นใยหนา ( aprox . 100 μ m ) กับเส้นใยคาร์บอนอยู่ประมาณ 50 μเมตรเส้นผ่าศูนย์กลางและไม่มีสมบัติแรงดึง โดยรายงานเส้นใยเหล่านั้น มีความแข็งแรงสูง อย่างไรก็ตาม การศึกษาวรรณคดีอื่น ๆมีการจัดตั้งที่ขนาดเล็กมากคาร์บอนไฟเบอร์เส้นผ่าศูนย์กลาง ( มักจะน้อยกว่า 10 μ M ) ที่ต้องการ [ 8 ] การดัดแปลงทางเคมีของลิกนินคราฟท์ การศึกษาอื่น ๆได้รายงานการผสมกับเรซิ่นสังเคราะห์เพิ่มไบโอได้องค์ประกอบของเมทริกซ์ [ 9 ]หรือลดของการบินไทยเพื่อให้ละลายผสม [ 10 ] อย่างไรก็ตาม คาร์บอนไฟเบอร์ที่ผลิตได้จากลิกนินศึกษาก่อนใช้ในวรรณคดี มีการจัดแสดงสมบัติความต้านทานแรงดึงต่ำ กับเผยแพร่จุดแข็งของ 660 MPA หรือล่าง [ 3 ] , [ 4 ] , [ 5 ] [ 6 ] มูลค่า 1.07 คะแนนประกอบในบทความปริทัศน์ [ 11 ] ไปโด การนำเสนอ แต่การนำเสนอ