原创《氧化石墨烯改性苎麻聚丙烯复合材料的制备与性能》
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摘 要 苎麻作为复合材料的增强体有着绿色环保且强度较高的优势,但是苎麻与大部分树脂基体间缺少良好的界面结合性能.本文首先制备氧化石墨烯来改性苎麻织物,再和聚丙烯膜热压复合制备得到苎麻/ 聚丙烯复合材料.结果表明氧化石墨烯的加入使得苎麻/ 聚丙烯复合材料的界面性能得到有效改善.
关键词 氧化石墨烯；苎麻；聚丙烯；复合材料
中图分类号：TB332
文献标识码：A
Graphite oxide modified ramie/polypropylene composite materialPreparation and performance studies
NIE Hui-jie, LIN Hai-bin, YANG Xiao-hui, MAO Ka-jie, HU LI-gan, LI Ying
( College of materials and textile engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314100, China)
Abstract Ramie as a composite material has the advantage of green environment and high strength, but the ramieand most resin matrix are not good Interface combination performance. In this paper, the preparation of modifiedramie and polypropylene film with polypropylene film was prepared Alloy material. The results show that the interfaceperformance of ramie/polypropylene composites has been improved effectively.
Key words graphene oxide; ramie. polypropylene; composite materials
氧化石墨烯（GO）含有大量羟基、羧基等基团[1-3],能提高其与苎麻间的界面粘结性；且其具有极大比表面积[4],独特的褶皱形态,纳米级别的表面不平整性可增强其与苎麻和聚丙烯(PP)树脂间的相互作用,改善复合材料界面的载荷传递.本文首先制备了GO来改性苎麻织物,再将其和聚丙烯薄膜热压制得复合材料,最后测试复合材料的界面强度.研究结果显示,该方法能有效提高苎麻/ 聚丙烯复合材料的界面强度.
1 实验
1.1 实验材料和仪器
材料：苎麻织物,聚丙烯膜.
试剂：无水乙醇,硝酸钠,高锰酸钾,98% 浓硫酸.
仪器：真空烘箱,硫化机,切割机,万能力学试验机,水浴锅,离心机,超声机.
1.2 实验方法
采用改进的Hummers 法,在水浴锅中固定干燥的三口烧瓶,加入磁子,均匀倒入浓硫酸,保持温度不高于4 ℃,依次均匀加入石墨粉、高锰酸钾、硝酸钠.保持温度不高于4 ℃,反应4 h 后,于35 ℃下恒温反应0.5 h.量取184 mL 蒸馏水匀速滴入烧瓶,控制温度95 ℃反应0.5 h.将产物静置后离心至pH 为7,倒去液体,得到氧化石墨.取PP 与苎麻于乙醇中超声0.5h 后分别烘干.按浓度不同称取不同质量的氧化石墨,分别加水配置成200 mL 溶液,超声1 h 后取出,苎麻浸入溶液,搅拌5 min,静置0.5 h 后烘干.硫化机温度设为170 ℃,两片PP 中夹一片GO 改性苎麻,于热压板中加压至4.5 MPa 加热30s,后放于冷压板中加压至4.5 MPa 冷压30s.将单层加压后的苎麻与PP 层叠后放入热压板预热20s,加压到4.5MPa加热30s,后于冷压板中4.5MPa 冷压30s.界面强度测试的样品长24 mm 宽6 mm 高3 mm.
2 结果和讨论
2.1 GO 表面形貌分析
制得的GO 表面形貌见图1.可以看出GO 片层间距有所增大,片层尺寸有所减少,而且片层上出现明显的褶皱形态,这是因为GO 片层具有较大的比表面积,为了降低其表面能,维持其结构稳定性,其表面和边缘较易形成褶皱和弯曲.
2.2 织物表面形貌分析
经过GO 改性苎麻织物的表面形貌见图2.可以发现GO 片层有效地分散在了苎麻织物的纤维缝隙内部,纤维表面含有的GO 微片,其GO 褶皱的形态,明显提高了苎麻织物的表面接触面积.
2.3 复合材料的界面强度分析
1μm 的GO 改性苎麻/ 聚丙烯复合材料的界面强度见图3.相比未改性的复合材料界面强度4.15MPa,所有经过GO 改性的复合材料界面强度都有明显提高,特别是当GO 为1mg/mL 时,其界面强度提高幅度最大.这是因为GO 的含氧基团和极大的比表面积能改善苎麻与聚丙烯树脂间的界面作用,增强复合材料界面的载荷传递.
3 结论
本研究制备了GO 并用其改性苎麻织物,改性后的苎麻/ 聚丙烯复合材料界面强度明显提高.
参考文献：
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复合材料论文参考资料：
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