[发明专利]一种表面接枝碳纳米管的植物纤维布/树脂复合材料的制备方法

说明书

一种表面接枝碳纳米管的植物纤维布/树脂复合材料的制备方法，它涉及一种植物纤维布/树脂复合材料的制备方法。本发明是要解决现有的纳米粒子接枝到植物纤维表面的方法工艺繁琐，耗时较长，且纳米粒子在植物纤维布表面团聚，导致纳米粒子的作用降低的技术问题。本发明：一、水洗；二、碱处理；三、配制碳纳米管悬浮液；四、纤维布表面接枝碳纳米管；五、制备复合材料。本发明提出一种高效、简易的植物纤维布表面接枝碳纳米管的方法，可以在植物纤维表面均匀接枝碳纳米管，避免了碳纳米管的团聚，大幅度提升了碳纳米管对亚麻纤维表面的改性作用，从而提升植物纤维与树脂基体的界面粘结性能。

技术领域

本发明涉及一种植物纤维布/树脂复合材料的制备方法

背景技术

纤维增强树脂基复合材料比强度和比模量较大，已广泛应用于土木工程结构的加固、飞机、FRP拉索、增强混凝土新建结构等各个领域。随着人们对生态和资源保护愈来愈重视，环境友好的植物纤维增强复合材料的发展成为研究的热点。与传统的增强纤维，如碳纤维与玻璃纤维相比，植物纤维来源广泛、资源丰富、种类繁多，为高性能植物纤维复合材料的发展提供了基础，并使之在建筑工业、汽车工业等领域发挥重要作用。

同传统的增强纤维相比，植物纤维具有与树脂的粘结性较差的问题，这导致植物纤维复合材料的力学性能相对较差。通过对植物纤维处理，如蒸汽爆破、超声波处理、偶联剂处理等，可以改善植物纤维的表面性质，增强纤维与树脂的粘结性能。近年来，有国内外的学者提出了将纳米颗粒接枝到植物纤维表面的方法，通过将纳米粒子接枝到植物纤维表面，不仅能够提高植物纤维的力学性能；同时，在植物纤维与树脂基体间形成一纳米复合材料层，可以大幅度提升界面间的应力传递效率，使纤维的力学性能得以充分发挥，植物纤维复合材料的性能得到明显增强。但上述纳米粒子接枝工艺繁琐，耗时较长，特别是无法避免纳米粒子在植物纤维布表面的团聚，导致纳米粒子的作用降低。

发明内容

本发明是要解决现有的纳米粒子接枝到植物纤维表面的方法工艺繁琐，耗时较长，且纳米粒子在植物纤维布表面团聚，导致纳米粒子的作用降低的技术问题，而提供一种表面接枝碳纳米管的植物纤维布/树脂复合材料的制备方法。

本发明的表面接枝碳纳米管的植物纤维布/树脂复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：

一、水洗：将植物纤维布在温度为25℃～90℃蒸馏水超声波清洗30秒～30分钟；所述的超声波的功率为200W～1500W；

二、碱处理：

①将步骤一清洗后的植物纤维布置于质量分数为0.5％～20％的NaOH水溶液中超声处理30秒～30分钟；

②取出步骤一①处理后的植物纤维布，再置于温度为25℃～90℃蒸馏水中超声清洗；

③重复步骤二②的过程至清洗液的pH值为6.5～7为止，得到碱溶液处理后的植物纤维布；

三、配制碳纳米管悬浮液：

将无水乙醇、硅烷偶联剂和蒸馏水混合均匀，得到混合液，然后在转速为100转/分钟～800转/分钟的搅拌条件下加入多壁碳纳米管，在搅拌速度为1500转/分钟～3000转/分钟的条件下搅拌10分钟；随后，在转速为200转/分钟的搅拌条件下加入聚乙烯吡咯烷酮，在搅拌速度为1500转/分钟～3000转/分钟的条件下搅拌5分钟～30分钟，最后置于温度为40℃～90℃的烘箱中保温10分钟～6小时，得到碳纳米管悬浮液；

所述的混合液中无水乙醇、硅烷偶联剂和蒸馏水的质量比依次为(25～45):(1～5):(4～20)；

所述的多壁碳纳米管的质量为混合液的质量分数的0.1％～7％；

所述的聚乙烯吡咯烷酮的质量为混合液的质量分数的0.1％～7％；