1.一种纳米纤维素/石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将石墨烯分散到纳米纤维素纳晶水溶液中,高速剪切分散处理3‑10min,形成纳米纤维素纳晶/石墨烯分散液;
(2)将纳米纤维素纤维浆料加入步骤(1)制备的纳米纤维素纳晶/石墨烯分散液中,50~300W功率下超声分散处理3‑10min,得到纳米纤维素纤维/纳米纤维素纳晶/石墨烯混合分散液,将所述纳米纤维素纤维/纳米纤维素纳晶/石墨烯混合分散液通过干燥制备纳米纤维素/石墨烯复合气凝胶;
(3)配制环氧树脂/固化剂胶液,采用真空灌注工艺使环氧树脂/固化剂胶液浸润所述纳米纤维素/石墨烯复合气凝胶,经过固化,得到纳米纤维素/石墨烯/环氧树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中石墨烯为单层或多层石墨烯,平面直径为0.5~50μm;优选的,所述步骤(1)中纳米纤维素纳晶为酸解或酶解纤维素制备的纳米晶,直径为10‑30nm,长度小于1μm;优选的,所述步骤(1)中高速剪切分散处理的转速为6000~15000r/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中纳米纤维素纳晶水溶液中纳米纤维素纳晶的浓度为5~20mg/ml;优选的,所述步骤(1)的纳米纤维素纳晶/石墨烯分散液中石墨烯的浓度为1~25mg/ml。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中纳米纤维素纤维浆料的固含量为0.5~5wt.%,纳米纤维素纤维的直径为10~60nm,纳米纤维素纤维的长度大于
1μm。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)的纳米纤维素纤维/纳米纤维素纳晶/石墨烯混合分散液中纳米纤维素纤维的浓度为5~50mg/ml,纳米纤维素纳晶的浓度为2~20mg/ml,石墨烯的浓度为0.1~8mg/ml;纳米纤维素纤维与纳米纤维素纳晶的质量比例为7:3,纳米纤维素纤维和纳米纤维素纳晶的总质量与石墨烯的质量之比为7/5‑
20/1。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)的纳米纤维素/石墨烯复合气凝胶中石墨烯的质量分数为5‑40wt.%;优选的,所述步骤(2)中所述干燥方式选自但不限于冷冻干燥、超临界干燥、喷雾干燥中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中环氧树脂为低粘度双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂,所述环氧树脂的室温粘度为200~2000mPa·s;所述固化剂为胺类固化剂,环氧树脂/固化剂胶液中固化剂的质量分数为25wt.%。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中真空灌注工艺条件为:
真空度为0.01~0.1MPa,灌注环境温度为40~60℃;优选的,所述步骤(3)中固化条件为:60~80℃固化1~2h,100~160℃后固化1~2h。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中纳米纤维素/石墨烯/环氧树脂复合材料中纳米纤维素/石墨烯复合气凝胶的质量分数为5~20wt.%。
10.如权利要求9任一项所述的制备方法制得的纳米纤维素/石墨烯/环氧树脂复合材料。