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随着环境污染的加重以及资源匮乏,开发绿色环保材料成为研究热点。竹纤维(BF)具有密度低、价廉、可生物降解和可再生的优点,开发BF增强聚丙烯(PP)复合材料,对于缓解环境污染,促进可持续发展有重大意义。然而BF与PP界面粘结性差,极大影响了复合材料的整体性能和使用寿命。因此,本文提出采用多层氧化石墨烯(MGO)改性BF来提高BF/PP复合材料界面的结合性能。如何提高BF表面的反应活性,如何改善BF/PP的界面相容性,如何揭示界面结合机理以创新设计BF/PP表面改性工艺是三个关键问题。本文围绕界面结合机理这一核心,分别开展了以下研究:(1)研究了碱和碱/PDA处理对BF表面反应活性的影响。针对BF表面杂质多,化学反应活性低这一问题,分析不同碱处理时间对BF的影响,发现最佳时间为2 h。碱处理除去了BF表面杂质,暴露出更多羟基,提高了纤维表面活性,纤维热稳定性、单丝拉伸强度以及复合材料力学性能均得到改善。在最佳碱处理工艺基础上,分析不同聚多巴胺(PDA)处理时间对碱处理BF(ABF)的影响,发现最佳PDA处理时间为15 h,PDA成功涂覆在ABF表面,得到PABF,纤维热稳定性、单丝拉伸强度和复合材料力学性能得到提高。(2)系统分析了在ABF和PABF表面接枝MGO对纤维和复合材料界面相容性的影响。针对复合材料界面相容性差这一问题,在最佳碱处理工艺基础上,研究不同浓度MGO溶液处理对ABF及其复合材料界面相容性的影响。结果表明,MGO成功接枝到ABF表面,得到MGO-ABF,纤维的热稳定性有明显改善,MGO-ABF单丝拉伸强度比ABF提高了33.3%,MGO-ABF/PP复合材料的拉伸和弯曲强度分别比ABF/PP提高了7.7%和15.5%,通过观察复合材料拉伸断面和分析动态力学性能,发现MGO改善了复合材料的界面结合性能。为进一步改善界面结合性能,研究不同浓度MGO溶液处理对PABF及其复合材料界面相容性的影响。结果表明,MGO成功接枝到PABF表面,接枝MGO对纤维的热稳定性无明显影响,与MGO-ABF相比,单丝拉伸强度有所下降,MGO-ABF/PP复合材料的拉伸和弯曲强度分别比PABF/PP提高了19.5%和32.5%,通过观察复合材料拉伸断面和分析动态力学性能,发现MGO改善了复合材料的界面结合性能。(3)研究了不同改性方法对复合材料界面结合性能的影响。结果表明,MGO通过和ABF表面的羟基反应形成氢键接枝到纤维表面,MGO则通过和PABF表面的羟基以及PDA反应形成氢键和π-π相互作用接枝到纤维表面,两种改性方法均通过提高纤维表面粗糙度,增强了纤维与基体的机械啮合,达到改善界面结合性能的目的。但MGO与PABF的结合力大于ABF,使得MGO-PABF/PP的力学性能和界面性能优于MGO-ABF/PP。本文使用MGO改性植物纤维增强了复合材料的界面结合性能,对MGO改性植物纤维/聚合物复合材料来提高材料的整体性能和使用寿命有理论和实际参考意义。