[发明专利]一种表面接枝有机纳米粘土的植物纤维布/树脂复合材料的制备方法

说明书

本发明提供一种表面接枝有机纳米粘土的植物纤维布/树脂复合材料的制备方法，涉及复合材料的制备方法。本发明要解决植物纤维复合材料力学性能偏低、耐湿热性能较差的问题。植物纤维布首先经蒸馏水、碱溶液清洗，然后在配制的硅烷偶联剂‑有机纳米粘土悬浮液中进行超声处理，再与树脂复合。本发明改善了植物纤维复合材料的力学性能的同时，还改善了植物纤维复合材料的耐湿热性能。

技术领域

本发明涉及复合材料的制备方法，具体涉及植物纤维布的改性及其复合材料的制备。

背景技术

植物纤维生产周期短、来源广、价格低廉、可生物降解、比强度/模量高等优点，针对传统纤维增强复合材料消耗大量资源、严重影响人类可持续发展等问题，环境友好的植物纤维增强复合材料的应用与发展成为研究的热点。但与传统的纤维相比，植物纤维复合材料力学性能较低，耐湿热性能较差等问题制约了植物纤维复合材料的应用。

通过植物纤维表面改性的方法，可以提高植物纤维复合材料的力学性能和耐湿热性能，其中化学处理被认为是最有效的方法之一。近年来，研究表明纳米粒子接枝可以通过改善植物纤维与树脂基体的界面粘结性能从而提高善植物纤维复合材料的力学性能。但植物纤维表面的大量羟基以及植物纤维结构中特殊的细胞空腔存在，造成了植物纤维复合材料耐湿热性能差，现有的纳米粒子接枝植物纤维的方法不能解决植物纤维复合材料耐湿热性能差的问题。

发明内容

为解决上述植物纤维复合材料力学性能较低、耐湿热性能差的缺点，提供一种表面接枝有机纳米粘土的植物纤维布/树脂复合材料的制备方法，以期提高植物纤维复合材料力学性能和耐湿热性能，满足高性能化植物纤维复合材料的要求。

本发明提供的表面接枝有机纳米粘土的植物纤维布/树脂复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：

一、水洗：将植物纤维布浸入蒸馏水中进行超声波清洗；

二、碱处理：

①将步骤一清洗后的植物纤维布置于NaOH水溶液中超声处理；

②取出步骤二①处理后的植物纤维布，再置于蒸馏水中超声清洗；

③将植物纤维布取出检测表面pH值，重复步骤二②的过程至纤维布表面的pH值为6.5-7为止，得到碱溶液处理后的植物纤维布；

三、偶联剂处理：

①将步骤二得到的碱溶液处理后的植物纤维布置于无水乙醇、硅烷偶联剂和蒸馏水的混合溶液中超声处理；

②取出步骤三①处理后的植物纤维布，再置于蒸馏水中超声清洗。

四、纤维布表面接枝有机纳米粘土：制备无水乙醇/蒸馏水混合液，在搅拌条件下向上述混合液中加入有机纳米粘土，搅拌混匀；超声分散，得到悬浮液，将步骤三处理后得到的植物纤维布放置于该悬浮液中浸泡处理，随后放置于蒸馏水中超声清洗，然后将植物纤维布取出烘干，得到表面接枝有机纳米粘土的植物纤维布。

五、制备复合材料：将树脂和步骤四制备的表面接枝有机纳米粘土的植物纤维布采用真空辅助注射成型方法制备成表面接枝有机纳米粘土的植物纤维布/树脂复合材料。

优选地，步骤一所述蒸馏水的温度为25℃-90℃，所述超声波清洗时间为0.5min-120min，所述超声波的功率为200W-1500W。

优选地，步骤二①所述的NaOH水溶液浓度为NaOH质量分数0.5％-10％，所述超声波的功率为200W-1500W，所述超声处理时间为0.5min-30min；步骤二②所述蒸馏水的温度为25℃-90℃，所述超声波的功率为200W-1500W，所述超声清洗时间为0.5min-10min。