[发明专利]一种还原氧化石墨烯改性竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种还原氧化石墨烯改性竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，所述制备步骤包括：1）竹纤维的预处理；2）称取氧化石墨烯配置成浓度为0.04~0.4mg/ml的溶液，溶质为水、无水乙醇或二甲基亚砜中的一种或几种；3）将预处理后的竹纤维放入氧化石墨烯溶液中，超声搅拌20~60min，将所得的竹纤维放入真空干燥箱中，在135~145℃下干燥12~15h，还原附着在竹纤维上的氧化石墨烯，得到还原氧化石墨烯改性竹纤维；4）将纤维与聚丙烯熔融共混后注塑，得到还原氧化石墨烯改性竹纤维增强聚丙烯复合材料，所制得的复合材料具有更加优异的力学性能。

技术领域

本发明属于纤维增强复合物领域，并且具体地，涉及短纤维增强复合材料及其制备方法。

背景技术

天然植物纤维复合材料以其环境友好性，可生物降解性，无毒，低成本，低密度，以及高拉伸强度和高弯曲模量的优点，在过去十年中得到了快速发展，被广泛用于汽车、建筑和土木领域。

竹纤维具有长径比大、比强度高、比表面积大、密度低、价格低廉、可再生的优点而受到越来越多的关注。竹纤维的力学性能非常优越，其拉伸强度高于除了麻纤维以外的其他天然纤维。然而，竹纤维含有大量羟基，使其具有强极性和亲水性，与非极性的聚丙烯之间的界面粘合性差，进而使得竹纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能差。为改善界面粘合性，需对竹纤维进行表面改性。

氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，颜色为棕黄色，通常由Hummers法制得，氧化石墨烯是一种性能优异的碳材料，具有较高的比表面积，电绝缘性好，且表面有丰富的含氧官能团，如羟基，羧基，环氧基，这些含氧官能团不仅使得氧化石墨烯片材能稳定分散在水中，同时使其易与其他物质发生化学反应，可用于与其他材料进行复合制备复合材料。目前常用化学还原法制备还原氧化石墨烯，所用的液态还原剂有水合肼、纯肼及对苯二酚等，然而这些化学药剂不仅有剧毒，且价格高昂，有待探索更简单、廉价的还原方法。

目前，没有将氧化石墨烯涂覆在竹纤维表面以提高纤维增强复合材料的研究，而常用的碱处理竹纤维、硅烷偶联剂接枝竹纤维对复合材料力学性能的提升有限。

发明内容

本发明针对背景技术中存在竹纤维增强聚丙烯复合材料力学性能不足的问题而提供了一种还原氧化石墨烯改性竹纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，并采用高效简易的方法还原氧化石墨烯，所制得的复合材料具有优异的力学性能。

复合材料的力学性能用AGS-X电子万能试验机测量，测试标准为ISO527-2-5A和ISO180/179。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种还原氧化石墨烯改性竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤一）竹纤维预处理：将25~40份竹纤维浸于1000ml、质量浓度为1.5%的过氧化氢溶液中，调节溶液的pH值为12~13，浸置一段时间,然后放入鼓风干燥箱烘干，得到碱性过氧化氢预处理竹纤维；

步骤二）称取氧化石墨烯配置成浓度为0.04~0.4mg/ml的溶液；

步骤三）将碱性过氧化氢预处理竹纤维放入氧化石墨烯溶液中，竹纤维与氧化石墨烯分散液用量比例为25～40:1，超声搅拌，将所得的竹纤维放入真空干燥箱中，在135~145℃下干燥12~15h，还原附着在竹纤维上的氧化石墨烯，得到还原氧化石墨烯改性竹纤维;

步骤四）将步骤三）制得的25~40份还原氧化石墨烯改性竹纤维与150份聚丙烯混合后密炼，再注塑制得还原氧化石墨烯改性竹纤维增强聚丙烯复合材料。

进一步的改进，所述步骤一）浸置1~3h。

进一步的改进，所述步骤一）中在80℃下烘干12h。