[发明专利]一种纳米碳化硅协同改性麦秸秆复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米碳化硅协同改性麦秸秆复合材料的制备方法，具体为：将麦秸秆纤维放入乙烯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅悬浮液中，使用水浴加热法并不断搅拌，得到改性麦秸秆纤维；将制备的改性麦秸秆纤维和高密度聚乙烯分别放于烘箱中进行干燥；将充分干燥的改性麦秸秆纤维和高密度聚乙烯按比例称取，放置在混炼机中进行高温混炼得到共混物；将得到的共混物进行破碎，得到颗粒状的复合材料并将将复合材料放于烘箱中进行充分干燥；将得到的复合材料进行注塑成型，待冷却脱模后取出，得到标准试样。本发明解决了麦秸秆纤维与塑料基质高密度聚乙烯极性不同而导致的相容性差的问题，提高了麦秸秆纤维复合材料的整体性能。

技术领域

本发明属于纤维增强复合材料制备方法技术领域，涉及一种纳米碳化硅协同改性麦秸秆复合材料的制备方法。

背景技术

相比传统的热塑性产品而言，天然植物纤维复合材料由于其资源消耗和加工能耗更低，成本、密度更低，能够实现可回收等优势，被广泛应用在绿色建材、产品包装、车船内饰、家具装潢、园林工程材料等多个领域。

植物纤维中富含的羟基是其推广应用过程中的重大缺陷，同时，与塑料树脂基体的极性不同会导致较差的相容性，在加工过程中容易出现缺陷，机械性能也大打折扣。此外，强吸水性导致复合材料的厚度膨胀和尺寸不稳定，在较短的湿热环境下也能发生严重的破坏，也更容易受到真菌、昆虫等有害生物的侵蚀。因此，如何对小麦秸秆进行合理改性，使其实现更高性能的突破，进一步得到高值化利用成为研究的重点。

纳米颗粒在复合材料中比表面积较大，能够显著增加纳米颗粒与聚合物基体的接触面，从而改善力学性能。同时，纳米颗粒的极小尺寸能够很好地填充植物纤维表面的微孔和沟槽，可以减少材料在复合过程中产生的空隙缺陷。然而，目前使用的纳米粒子多为纳米二氧化钛、纳米粘土、纳米碳酸钙等纳米材料，很少有相关研究分析纳米碳化硅对植物纤维树脂基复合材料的改善效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米碳化硅协同改性麦秸秆复合材料的制备方法，解决了麦秸秆纤维与塑料基质高密度聚乙烯极性不同而导致的相容性差的问题，提高了麦秸秆纤维复合材料的整体性能。

本发明所采用的技术方案是，一种纳米碳化硅协同改性麦秸秆复合材料的制备方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，将麦秸秆纤维放入乙烯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅悬浮液中，使用水浴加热法并不断搅拌，得到改性麦秸秆纤维；

步骤2，将步骤1制备的改性麦秸秆纤维和高密度聚乙烯分别放于烘箱中进行干燥；

步骤3，将充分干燥的改性麦秸秆纤维和高密度聚乙烯按比例称取，放置在混炼机中进行高温混炼得到共混物；

步骤4，将步骤3得到的共混物进行破碎，得到颗粒状的复合材料并将将复合材料放于烘箱中进行充分干燥；

步骤5，将步骤4得到的复合材料进行注塑成型，待冷却脱模后取出，得到纳米碳化硅/乙烯基三甲氧基硅烷增强麦秸秆纤维树脂基复合材料。

本发明的特征还在于，

步骤1具体为：

步骤1.1，制备乙烯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅悬浮液；

将去离子水与无水乙醇混合制备水醇溶液，在水醇溶液中加入冰醋酸直至PH为4-5，得到处理液，在处理液中加入乙烯基三甲氧基硅烷，并进行磁力搅拌，搅拌均匀后加入纳米碳化硅，并进行超声处理，得到乙烯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅悬浮液；

步骤1.2，将麦秸秆纤维加入步骤1.1制备的乙烯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅悬浮液中，进行超声处理，并水浴加热并不断搅拌，得到改性麦秸秆纤维。

步骤1.1中去离子水与无水乙醇的质量比为5:95。