一种聚多巴胺改性天然纤维布及制备的环氧树脂复合材料的制作方法

本发明涉及连续纤维增强高分子复合材料，具体为一种聚多巴胺改性天然纤维布及制备的环氧树脂复合材料。

背景技术：

1、天然纤维具有优良的力学性能、可降解性能，几乎不会造成环境污染。目前，各种天然纤维如：亚麻、苎麻、大麻、黄麻和剑麻纤维等，已广泛应用于增强增韧高分子复合材料的研究。与玻璃纤维相比，天然纤维质量轻，以其增强的复合材料更轻便。而且天然纤维来自于自然界，生产天然纤维消耗的能源远远少于玻璃纤维和合成纤维。因此，以天然纤维增强增韧高分子材料正在获得越来越多的关注。但是，天然纤维表面含有大量的胶质和羟基，极性大，易吸水，与高分子材料基体的相容性较差，导致复合材料力学性能下降。

2、多巴胺、简称da，是一种天然存在的物质，在人类和其他动物的身体内都有存在，具有较好的生物相容性，不易引起免疫反应或毒性效应。多巴胺之所以备受关注，是因其具有出色的粘附性能，可以在许多表面上形成坚固的粘附，类似于生物体内一些生物胶黏剂的作用，有自组装能力，可以通过氢键和范德华力等相互作用在表面形成致密的多巴胺薄膜，因此多巴胺被广泛认为具有仿生胶黏剂的潜力。多巴胺具有黏附能力是因为在氧气作用下会发生自氧化反应生成多巴胺醌，多巴胺醌通过麦克尔加成能再发生环化反应，从而使其通过化学键和非化学键作用仅仅包覆在物体表面形成保护层。dong等人利用accelrysmaterial studio软件和compass力场构建了多巴胺修饰的芳纶纤维表面的全原子模型。分析了21种典型分子结构聚集的聚多巴胺在芳纶纤维表面的粘附机理。md模拟结果表明，聚多巴胺纳米膜与芳纶纤维表面形成了清晰光滑的界面。在小的界面区域内，聚多巴胺具有较高的原子密度，有利于聚多巴胺与芳纶表面形成非共价键。目前，已经有研究利用多巴胺改性纤维，但是，尚未有研究利用多巴胺改性天然纤维布，而且目前的改性方法大多是通过自氧化法，需要的时间很长(通常大于24h)，不利于提高工业化生产效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种聚多巴胺改性天然纤维布及制备的环氧树脂复合材料，其特点在于以天然纤维布为原料，辣根过氧化物酶为催化剂，过氧化氢水溶液为氧化剂，多巴胺盐酸盐为单体，水为反应介质，氢氧化钠水溶液为ph调节剂。在辣根过氧化物酶的催化作用下，整个改性过程费时不足30min，能极大提高生产效率。由于多巴胺富含氨基，改性涂层中的氨基可以与环氧树脂以共价键的形式结合，提高天然纤维布与环氧树脂的界面结合力，增强复合材料的力学性能，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种聚多巴胺改性天然纤维布的制备方法如下：

4、取天然纤维布浸泡入含有多巴胺盐酸盐的水中，加入(0.1~5)mol/lnaoh溶液，调节ph至6~8，加入辣根过氧化物酶，在搅拌速度为20~100rmp/min下，用注射泵匀速加入体积含量为(5~10)%的过氧化氢水溶液，整个过程持续15~20min，继续反应3~5min，取出，在30~80℃下，进行烘干收卷，制得聚多巴胺改性天然纤维布。

5、其中天然纤维布为剑麻纤维布、黄麻纤维布、亚麻纤维布、苎麻纤维布中的至少一种，天然纤维布干燥后含水率低于0.05%；

6、天然纤维布与多巴胺盐酸盐的质量比为100:(1~20)；

7、辣根过氧化物酶与多巴胺盐酸盐的质量比为1:(500~5000)；

8、过氧化氢水溶液中过氧化氢体积含量为5~10%，多巴胺盐酸盐与过氧化氢的质量比为1:(0.18~0.25)。

9、一种环氧树脂复合材料的制备方法如下：

10、称取环氧树脂和固化剂，复配，熟化2~5h后，均匀涂敷于上述的聚多巴胺改性天然纤维布表面，60~90℃下固化15~30min，得到预浸料，将单层预浸料或至少两层预浸料叠加，110~130℃下热压5~10min，制得环氧树脂复合材料。

11、其中环氧树脂和固化剂复配的质量比为100:(10~50)；

12、环氧树脂为环氧e51或氢化环氧e51，进一步的，环氧树脂设置为环氧e51。

13、固化剂为脂环胺或者芳香胺类固化剂，进一步的，固化剂设置为异佛尔酮二胺。

14、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

15、（1）以辣根过氧化物酶为催化剂，极大的缩短了改性时间，提高了生产效率。

16、（2）天然纤维布可完全降解，对环境无污染。

17、（3）天然纤维布价格低廉、来源广泛，生产能耗小。

18、（4）改性水至少可以循环使用10次，而且使用的所有物质均无毒无害，对环境无污染。

19、（5）多巴胺改性涂层中富含氨基，可通过化学键与环氧树脂结合。

1.一种聚多巴胺改性天然纤维布的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

2.根据权利要求1所述的一种聚多巴胺改性天然纤维布的制备方法，其特征在于，所述天然纤维布为剑麻纤维布、黄麻纤维布、亚麻纤维布、苎麻纤维布中的至少一种，天然纤维布干燥后含水率低于0.05%。

3.根据权利要求1所述的一种聚多巴胺改性天然纤维布的制备方法，其特征在于，天然纤维布与多巴胺盐酸盐的质量比为100:(1~20)。

4.根据权利要求1所述的一种聚多巴胺改性天然纤维布的制备方法，其特征在于，辣根过氧化物酶与多巴胺盐酸盐的质量比为1:(500~5000)。

5.根据权利要求1所述的一种聚多巴胺改性天然纤维布的制备方法，其特征在于，采用注射泵均速加入过氧化氢水溶液，搅拌速度为20~100rmp/min，整个过程持续15~20min；过氧化氢水溶液中过氧化氢体积含量为5~10%，多巴胺盐酸盐与过氧化氢的质量比为1:(0.18~0.25)。

6.一种环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

7.根据权利要求6所述的一种环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，环氧树脂和固化剂复配的质量比为100:(10~50)。

8.根据权利要求6所述的一种环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为环氧e51或氢化环氧e51。

9.根据权利要求6所述的一种环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化剂为脂环胺或芳香胺类固化剂。