[发明专利]一种用于MJR3D打印椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯增强尼龙12复合材料及其制备

说明书

一种用于MJR3D打印椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯增强尼龙12复合材料及其制备，本发明是要解决目前椰子壳纤维表面能低、表面惰性大及力学性能较差的技术问题。方法：1、制备氧化石墨烯；2、椰子壳纤维的碱化处理；3、椰子壳纤维表面修饰氨基化处理；4、椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯；5、椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯增强尼龙12复合材料制备。本发明的椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯粗糙度显著增加，有利于增强尼龙12复合材料中基体与增强体之间的传递效应，改善界面性能，进而提高复合材料的力学性能和可生物降解性。制得的CSSP@GO‑g‑PA12复合材料可用于MJR3D打印工艺中。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种用于MJR3D打印椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯增强尼龙12复合材料及其制备。

背景技术

尼龙 (PA）12 是一种半结晶性聚合物，其具有良好的力学性能和耐磨性，热稳定性好，熔融黏度低，而且在尼龙产品中，PA12 的熔融温度最低，吸水率和成型收缩率都较小，是当前3D打印制备塑料功能件的最好材料，并占据了目前3D打印材料市场的 95% 以上。而为了满足不同的塑料功能件性能的需求，需要制备出不同种类的尼龙 (PA12）复合粉末材料，使其成型件在性能方面较纯 PA 粉末更加突出。

椰子壳（CSSP）纤维由于其高强度和模量特性而被证明是增强新型复合材料的潜在选择。椰子壳由纤维素（26.6％），半纤维素（21％），木质素（29.4％），戊聚糖（27.7％），溶剂萃取物（4.2％），糖醛酸酐（3.5％）和灰分（0.6％）组成。从本质上讲，椰子壳中的碳含量很高（49.86％），椰子壳中的碳具有生态友好性和可生物降解性，已被广泛用于当前的聚合物技术中，可作为合成材料的替代填料。但是，由于椰子壳纤维表面缺乏活性的官能团，反应活性低，与基体的粘结性差，界面中存在较多的缺陷，直接影响了复合材料的力学性能，限制了MJR3D打印样件的功能。

基于此，本发明提出一种用于MJR3D打印椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯增强尼龙12复合材料及其制备方法，采用氧化石墨烯对椰子壳表面进行改性处理，以提高其对基体的浸润性和粘结性，改善界面性能，进而提高复合材料的力学性能和热稳定性，氧化石墨烯表面有大量的官能团，如羧基、羟基、环氧基，这使得它容易与有机物结合反应，这对3D打印技术材料领域有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有3D打印技术材料短缺及纯尼龙3D打印力学性能不足等问题，提供一种用于MJR3D打印椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯增强尼龙12复合材料及其制备，通过在椰子壳表面构筑的氧化石墨烯薄层，使得复合材料具备更大强度和可生物降解性能，并用于MJR3D打印工艺中。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于MJR3D打印氧化石墨烯接枝椰子壳纤维增强尼龙12复合材料及其制备，所述的氧化石墨烯接枝椰子壳纤维增强尼龙12复合材料是首先将椰子壳纤维进行碱化和氨基化处理，然后将椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯来增强尼龙12复合材料，其制备方法包括以下步骤：

（1）氧化石墨烯制备；

（2）椰子壳纤维进行碱化处理；

（3）椰子壳纤维表面修饰氨基化处理；

（4）椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯；

（5）椰子壳纤维表面接枝氧化石墨烯增强尼龙12复合材料制备。

具体包括以下步骤：

（1）氧化石墨烯GO的制备；

（2）椰子壳纤维CSSP进行碱化处理：

将椰子壳纤维浸泡在 5 wt% NaOH溶液中6h，去除表面杂质，随后用蒸馏水洗涤直至pH值为7，在烘箱中在60℃下干燥48h，得到碱化椰子壳纤维；

（3）椰子壳纤维表面修饰氨基化处理：