本發(fā)明屬于可生物降解材料技術領域，更具體地，涉及一種可生物降解聚合物復合材料及其制備方法，該可生物降解聚合物復合材料具有高強度，是種氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒/可生物降解聚合物材料(如氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯材料、氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒/pbat材料等)。

背景技術：

聚碳酸亞丙酯(ppc)，是二氧化碳和環(huán)氧丙烷的交替共聚產物。利用二氧化碳作為化學工業(yè)的原料，被認為是解決溫室效應和白色污染的主要聚合物材料。作為一種熱塑性塑料的脂肪族聚碳酸酯，ppc再全世界已經吸引了相當多的關注。因為其可完全生物降解性，優(yōu)良的氧氣阻隔性能，透明度高，低溫韌性以及電介質性能，已經被應用于包裝袋的加工。然而，ppc是無定形的同時具有低玻璃化轉變溫度(tg：20～40℃)，導致其在小于18℃的溫度下表現(xiàn)出脆性，在高于40℃時表現(xiàn)出較差的尺寸穩(wěn)定性和機械強度。因此，研究提高聚碳酸亞丙酯的玻璃化溫度和機械性能對于拓寬其應用領域有重要的現(xiàn)實意義和經濟意義。

目前廣泛使用的提高聚碳酸亞丙酯機械性能的方法是向其中添加纖維素納米晶或氧化石墨烯，所述兩種填料的加入可以在一定范圍內提高復合材料的機械性能但材料整體的熱性質沒有得到改善。碳化硅(sic)是由iv族的硅和碳以化學計量比為1:1組成的半導體化合物，它表現(xiàn)出其主族元素的許多優(yōu)點。碳化硅是化學惰性陶瓷材料，其可以滿足高耐受性，高導熱和高熱穩(wěn)定性具有廣泛的應用前景。此外，已經證明sic有良好的生物相容性，因此，其被認為極有希望在生物醫(yī)學和生物傳感得以廣泛應用。目前制備碳化硅納米棒的主要方法是化學氣相沉積法來制備，但是因為其表現(xiàn)出化學惰性，很難在其表面進行化學修飾使得其在溶劑和聚合物中形成團聚很難分散開。

pbat(即，聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯)也相類似。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明的目的在于提供一種可生物降解聚合物復合材料及其制備方法，其中通過對復合材料中關鍵的填料種類及配比，以及相應復合材料制備方法的整體工藝流程、各個步驟的反應條件(尤其是關鍵氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒填料制備步驟的相關條件及參數(shù))等進行改進，與現(xiàn)有技術相比能夠有效解決可生物降解聚合物材料，如聚碳酸亞丙酯玻璃化溫度低、機械性能差的問題，能夠有效改善聚碳酸亞丙酯基材料的熱性質，得到的可降解復合材料具有機械強度高、熱性質穩(wěn)定的特點，可實現(xiàn)聚碳酸亞丙酯的高性能化；本發(fā)明先采用過氧化氫溶液對碳化硅納米棒進行表面羥基化，然后制備氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒，通過控制填料制備過程中的各個條件(如，沉降時間、分散液中各個原料的濃度等)，以及后續(xù)填料與可生物降解聚合物基體材料(如，聚碳酸亞丙酯、pbat)復合步驟的相關條件，使得氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒表面形成有含氧基團能，這些含氧基團能夠和可生物降解聚合物基體材料(如，聚碳酸亞丙酯、pbat)形成氫鍵作用，能夠使填料與基體之間有效復合，進一步增強復合材料的強度。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種可生物降解聚合物復合材料，其特征在于，該復合材料包括可生物降解聚合物基體材料、以及氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒，所述氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒填充在所述可生物降解聚合物基體材料中；此外，所述可生物降解聚合物基體材料與所述氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒兩者的質量比為100：(0.1～10)；所述可生物降解聚合物基體材料為聚碳酸亞丙酯、以及pbat中的任意一種。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，在所述氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒中，氧化石墨烯與碳化硅納米棒兩者的質量比為10：(1～50)。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，在所述氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒的表面上具有含氧基團，所述含氧基團和所述可生物降解聚合物基體材料之間具有氫鍵作用。

按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種制備可生物降解聚合物復合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將碳化硅納米棒分散于過氧化氫溶液中得到分散系，然后對該分散系進行加熱回流處理；接著對加熱回流的反應產物進行冷卻、洗滌、以及干燥處理，得到表面羥基化的碳化硅納米棒；

(2)將所述步驟(1)得到的所述表面羥基化的碳化硅納米棒分散于氧化石墨烯水溶液中，得到均勻分散的碳化硅-氧化石墨烯分散液；然后，對該碳化硅-氧化石墨烯分散液進行沉降處理；接著，取經所述沉降處理后的上層飽和的碳化硅-氧化石墨烯分散液，干燥后即得到氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒；

(3)將可生物降解聚合物基體材料與所述步驟(2)得到的所述氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒一同分散于有機溶劑中，得到可生物降解聚合物復合材料分散液；在該可生物降解聚合物復合材料分散液中，所述可生物降解聚合物基體材料與所述氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒兩者的質量比為100：(0.1～10)，所述可生物降解聚合物基體材料、以及所述氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒兩者的總質量與所述有機溶劑的體積之比為1g/5ml～1g/50ml；接著，將所述可生物降解聚合物復合材料分散液與水混合得到沉淀，然后對所述沉淀進行過濾、洗滌、以及干燥，即得到可生物降解聚合物復合材料；其中，所述可生物降解聚合物基體材料為聚碳酸亞丙酯、以及pbat中的任意一種。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(3)中，所述可生物降解聚合物復合材料還經過熱成型處理，從而得到可生物降解聚合物復合材料薄膜。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(1)中，所述加熱回流處理的處理溫度為60℃～100℃，處理時間為4～8h；所述碳化硅納米棒是利用超聲波輔助分散于所述過氧化氫溶液中的；

優(yōu)選的，所述過氧化氫溶液的質量為所述碳化硅納米棒質量的20～50倍；所述過氧化氫溶液中過氧化氫的質量百分濃度為20％～30％。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(2)中，所述氧化石墨烯水溶液是將氧化石墨烯超聲波輔助分散在去離子水中得到的，該氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的濃度為1～10mg/ml；沉降處理前，所述碳化硅-氧化石墨烯分散液中，碳化硅與氧化石墨烯兩者的質量比為1/10～50/10；

所述沉降處理是采用靜置處理或離心處理，其中，所述靜置處理的靜置時間為12小時以上；所述離心處理的轉速為3000r/min，離心時間為20min。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(3)中，所述有機溶劑為乙醇、丙酮、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷中的任意一種；優(yōu)選的，所述可生物降解聚合物復合材料分散液，是將分散有所述氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒的有機溶劑與溶解有可生物降解聚合物基體材料的有機溶劑兩者相混合得到的。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(1)中，所述碳化硅納米棒的長度為50-100μm，直徑為0.1-0.6μm。

本發(fā)明針對無機納米粒子/聚合物復合材料制備方法中，無機納米粒子容易團聚，與聚合物相容性差，界面作用小，容易產生相分離和材料缺陷的缺點。以可生物降解聚合物基體材料為聚碳酸亞丙酯例，本發(fā)明選用具有良好親和性的氧化石墨烯通過靜電力作用包覆在碳化硅納米棒表面，制備出高機械強度可降解高分子材料用的氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料，通過氧化石墨烯的包覆和協(xié)同分散的作用，使水溶液中碳化硅納米棒飽和濃度高，且均以穩(wěn)定，久置不分層。然后采用相轉換法制得在聚合物溶液中分散均勻、粒子形態(tài)可控的碳化硅納米棒。制備的高強度可降解材料其拉伸強度比聚碳酸亞丙酯原料提高了100％，玻璃化溫度提高了14℃，熱分解起始溫度提高了18℃。與傳統(tǒng)的通過將無機粒子表面修飾聚合物鏈段不同，本發(fā)明僅通過超聲作用使得氧化石墨烯包覆在碳化硅納米棒表面，再通過溶液交換使填料在聚合物中均勻分散，具有顯著的優(yōu)越性：制備過程簡單，不會增加在無機粒子表面進行化學修飾的成本和對環(huán)境的影響；氧化石墨烯的模量介于碳化硅和聚碳酸亞丙酯之間而且氧化石墨烯表面的含氧基團與聚碳酸亞丙酯之間有很強的氫鍵作用，使得氧化石墨烯包覆碳化硅/聚碳酸亞丙酯復合材料具有很好的機械性能和熱性質；碳化硅良好的生物相容性和聚碳酸亞丙酯的可降解性使得復合材料表現(xiàn)出綠色環(huán)保的特點，有望在農業(yè)用可降解塑料領域具有廣闊的應用前景。

本發(fā)明通過氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒改性可生物降解聚合物基體材料得到復合材料，是種可降解用的復合材料；該復合材料是由表面羥基化的碳化硅納米棒、氧化石墨烯和可生物降解聚合物基體材料三者組成的可生物降解聚合物/氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒復合材料。本發(fā)明通過將可生物降解聚合物基體材料(如，聚碳酸亞丙酯)與氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒的質量比控制為100/0.1～100/10，并將氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒中氧化石墨烯與碳化硅納米棒的質量比優(yōu)選控制為10/1～10/50；能夠有效增強復合材料的強度，添加有氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒的復合材料，其強度可提高100％(即為未添加氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒的初始復合材料的2倍；該初始復合材料中除氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒外其他組分的材料種類和相對比例保持不變，例如，還可包括其他現(xiàn)有技術中的改性劑)，復合材料的最大強度可達50mpa以上。

由于碳化硅材料的化學惰性，碳化硅納米棒很難在其表面進行化學修飾使得其在溶劑和聚合物中形成團聚很難分散開；本發(fā)明針對碳化硅納米棒難分散難修飾的特點，是先利用過氧化氫溶液對碳化硅表面進行羥基化，然后再選用具有良好親水性的氧化石墨烯通過靜電力的作用包覆在碳化硅納米棒表面，并通過溶劑交換與可生物降解聚合物基體材料復合，提供了一種新型的具有高機械性能的可降解復合材料。

氧化石墨烯是通過化學剝離石墨粉得到的含有羧基、羥基和環(huán)氧基團的二維片狀材料。其通常被認為是親水的，在水中具有優(yōu)異的膠體穩(wěn)定性。如果把這種具有很好分散性的氧化石墨烯和碳化硅納米棒結合將有利于提高碳化硅納米棒的分散性。目前二維片狀材料與零維納米顆粒材料的復合已見報道，納米顆粒的尺寸小，可以負載在二維片狀材料上進行協(xié)同分散。而一維的碳化硅納米棒狀材料其化學性質穩(wěn)定難以修飾和分散，長徑比大，難以與二維材料發(fā)生相互作用。本發(fā)明為克服這一難點提出了一種使氧化石墨烯與碳化硅納米棒有效復合的方法，針對表面修飾困難且長徑比大一維的碳化硅納米棒狀材料(例如，長度為50-100μm、直徑為0.1-0.6μm的碳化硅納米棒的)，首先通過利用過氧化氫將碳化硅表面羥基化使得碳化硅納米棒可以在去離子水中具有一定的親和性，同時羥基的電離可以為碳化硅納米棒與氧化石墨烯的靜電作用力提供位點。在超聲波輔助分散的過程中團聚的碳化硅納米棒被剝離，通過調控碳化硅納米棒和氧化石墨烯在去離子水中的濃度和比例可以使兩者在超聲波輔助分散的過程中形成包覆的穩(wěn)定結構。這種穩(wěn)定的包覆結構其表面的含氧基團可以作進一步化學修飾，而且氧化石墨烯可以與有機溶劑(如四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺等)具有很好的親和性，這樣穩(wěn)定的包覆結構可以相轉換到有機相，可以進一步通過溶膠凝膠法制備聚合物復合材料。而氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒作為填料改性可生物降解聚合物基體可有效協(xié)同提高復合材料的機械性能和熱性質。

本發(fā)明具體是將碳化硅納米棒加入到濃度為1～10mg/ml的氧化石墨烯水分散液中，進行超聲波分散處理，得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒；再將氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒與可生物降解聚合物基體材料相復合。

本發(fā)明通過在碳化硅納米棒外表面上包覆氧化石墨烯，氧化石墨烯作為一種助分散劑包覆在碳化硅納米棒表面，能夠使得碳化硅納米棒在多種溶劑(如乙醇、丙酮、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺等)中穩(wěn)定分散；此外，氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒，其表面的含氧基團能和可生物降解聚合物基體材料(如，聚碳酸亞丙酯等)形成氫鍵作用，能夠使填料與基體之間有效復合。

附圖說明

圖1是實施例1中制備的氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒在水溶液中采用紫外分光光度計記錄不同時間段的上層液吸收光譜得到溶液的沉降曲線，分別對應氧化石墨烯包覆分散的碳化硅納米棒水分散液(稀釋十倍)、碳化硅納米棒水分散液(稀釋十倍)；

圖2是實施例1中氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒的透射電鏡圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

以可生物降解聚合物基體材料為聚碳酸亞丙酯為例，本發(fā)明中的可降解用的聚碳酸亞丙酯復合材料，是以氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒為填料、以聚碳酸亞丙酯為基體構成的復合材料；該復合材料中，聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒的質量比為100/0.1～100/10；而在氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒中，氧化石墨烯與碳化硅納米棒的質量比為10/1～10/50。

相應的，該復合材料的制備方法，其具體步驟可如下：

(1)將碳化硅納米棒與過氧化氫溶液加入到反應器中超聲，60℃～100℃回流反應4～8h，純化，干燥，得到表面羥基化的碳化硅納米棒，所述過氧化氫溶液的質量為碳化硅納米棒的20～50倍；

(2)將氧化石墨烯超聲波輔助分散在去離子水中，調節(jié)其濃度為1～10mg/ml，再將步驟(1)得到的表面羥基化的碳化硅納米棒分散到氧化石墨烯水溶液中，得到均勻分散的碳化硅-氧化石墨烯分散液；

(3)將步驟(2)得到的碳化硅-氧化石墨烯分散液沉降，取上層飽和的碳化硅-氧化石墨烯分散液充分干燥，得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒，所述沉降方法為靜置或離心模擬自然沉降過程；所述靜置時間為12小時以上，所述離心轉速為3000r/min，離心時間為20min。；

(4)將步驟(3)獲得的氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒分散在無水有機溶劑得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒分散液；

(5)將步驟(4)得到的氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒分散液加入到溶有聚碳酸亞丙酯的有機溶劑中得到可生物降解聚合物復合材料分散液；所述聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒的比例為100/0.1～100/10，所述聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒的總質量與有機溶劑的比例為1g/5ml～1g/50ml；

(6)將步驟(5)的可生物降解聚合物復合材料分散液加入到去離子水中再沉淀后，再用去離子水過濾、洗滌、干燥、熱成型即得到高強度可生物降解聚合物復合材料。

上述方法中的有機溶劑可以使乙醇、丙酮、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的一種。

以下為具體實施例。

實施例1

將800mg碳化硅納米棒與16g過氧化氫溶液100℃回流處理6h，冷卻至室溫過濾，用去離子水反復洗滌，干燥后得到表面羥基化的碳化硅納米棒。

將上述表面羥基化的碳化硅納米棒500mg加入到500ml濃度為10mg/ml的氧化石墨烯水分散液中，超聲波分散2h后取出。分時段取上層飽和分散液稀釋十倍，采用紫外分光光度計不同時間段的上層液吸收光譜得到溶液的沉降曲線(如圖1所示)。將溶液靜置24h后取少量上層飽和氧化石墨烯包覆分散碳化硅納米棒的水溶液，用透射電鏡觀察包覆結構(如圖2所示)。將剩余的飽和上層液冷凍干燥后得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒粉末。

將氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒粉末200mg和20g聚碳酸亞丙酯溶于200ml丙酮中，室溫持續(xù)攪拌2h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型(如110℃，8mpa的條件下)，得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料，其中聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒的質量比約為100/1。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜(厚度約1mm)，用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為32mpa(純聚碳酸亞丙酯的最大拉伸強度為23mpa)，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為35℃(純聚碳酸亞丙酯的玻璃化溫度為25℃)，用熱重分析儀(tga)測得材料的熱分解達到5％的溫度為280℃(純聚碳酸亞丙酯的熱分解5％溫度為273℃)。

實施例2：

將800mg碳化硅納米棒與32g過氧化氫溶液60℃回流處理5h，冷卻至室溫過濾，用去離子水反復洗滌，干燥后得到表面羥基化的碳化硅納米棒。

將上述表面羥基化的碳化硅納米棒500mg加入到500ml濃度為3mg/ml的氧化石墨烯水分散液中，超聲波分散2h后取出。得到的混合溶液用離心機3000r/min離心20min。將得到的上層飽和氧化石墨烯包覆分散碳化硅納米棒的水溶液冷凍干燥后得到氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒粉末。

將氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒粉末700mg和10g聚碳酸亞丙酯溶于250mln,n-二甲基甲酰胺中，40℃機械攪拌3h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型，得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料。其中聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒的質量比約為100/7。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為54mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為36℃，用熱重分析儀測得材料的熱分解達到5％的溫度為291℃。

實施例3：

將1g碳化硅納米棒與25g過氧化氫溶液95℃回流處理4h，冷卻至室溫過濾，用去離子水反復洗滌，干燥后得到表面羥基化的碳化硅納米棒。

將上述表面羥基化的碳化硅納米棒600mg加入到600ml濃度為5mg/ml的氧化石墨烯水分散液中，超聲波分散3h后取出，靜置24h，取上層飽和氧化石墨烯分散碳化硅納米棒水溶液冷凍干燥得到氧化石墨烯包覆碳化硅粉末。

將氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒粉末240mg和4.8g聚碳酸亞丙酯溶于100ml乙醇中，40℃機械攪拌3h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型，得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料。其中聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒的質量比約為100/5。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為52mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為39℃，用熱重分析儀測得材料的熱分解達到5％的溫度為285℃。

實施例4：

將800mg碳化硅納米棒與28g過氧化氫溶液75℃回流處理4h，冷卻至室溫過濾，用去離子水反復洗滌，干燥后得到表面羥基化的碳化硅納米棒。

將上述表面羥基化的碳化硅納米棒500mg加入到500ml濃度為10mg/ml的氧化石墨烯水分散液中，超聲波分散2h后取出。得到的混合溶液用離心機3000r/min離心20min。將得到的上層飽和氧化石墨烯包覆分散碳化硅納米棒的水溶液冷凍干燥后得到氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒粉末。

將氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒粉末600mg和20g聚碳酸亞丙酯溶于350ml丙酮中，40℃機械攪拌3h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型，得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料。其中聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒的質量比約為100/3。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為38mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為37℃，用熱重分析儀測得材料的熱分解達到5％的溫度為281℃。

實施例5：

將500mg碳化硅納米棒與15g過氧化氫溶液80℃回流處理8h，冷卻至室溫過濾，用去離子水反復洗滌，干燥后得到表面羥基化的碳化硅納米棒。

將上述表面羥基化的碳化硅納米棒300mg加入到300ml濃度為1mg/ml的氧化石墨烯水分散液中，超聲波分散2h后取出，靜置32h，取上層飽和氧化石墨烯分散碳化硅納米棒水溶液冷凍干燥得到氧化石墨烯包覆碳化硅粉末。

將氧化石墨烯包覆碳化硅米棒粉末20mg和20g聚碳酸亞丙酯溶于100ml四氫呋喃中，40℃機械攪拌2h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型，得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料。其中聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒的質量比約為100/0.1。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為26mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為33℃，用熱重分析儀測得材料的熱分解達到5％的溫度為275℃。

實施例6：

將800mg碳化硅納米棒與36g過氧化氫溶液80℃回流處理8h，冷卻至室溫過濾，用去離子水反復洗滌，干燥后得到表面羥基化的碳化硅納米棒。

將上述表面羥基化的碳化硅納米棒600mg加入到200ml濃度為1mg/ml的氧化石墨烯水分散液中，超聲波分散2h后取出。得到的混合溶液用離心機3000r/min離心20min。將得到的上層飽和氧化石墨烯包覆分散碳化硅納米棒的水溶液冷凍干燥后得到氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒粉末。

將氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒粉末700mg和7g聚碳酸亞丙酯溶于350mln,n-二甲基乙酰胺中，40℃機械攪拌2h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型，得到氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料。其中聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯包覆碳化硅納米棒的質量比約為100/10。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為48mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為34℃，用熱重分析儀測得材料的熱分解達到5％的溫度為279℃。

對比例1：

將20g聚碳酸亞丙酯溶于200ml丙酮中，室溫持續(xù)攪拌2h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為23mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為25℃，用熱重分析儀(tga)測得材料的熱分解達到5％的溫度為273℃

對比例2：

將500mg碳化硅納米棒與25g過氧化氫溶液65℃回流處理6h，冷卻至室溫過濾，用去離子水反復洗滌，干燥后得到表面羥基化的碳化硅納米棒。

將上述表面羥基化的碳化硅納米棒350mg加入到100mln,n-二甲基甲酰胺中超聲波分散1h，將10g聚碳酸亞丙酯加入到150mln,n-二甲基甲酰胺中40℃溶解1h。將上述兩份溶液混合40℃機械攪拌2h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型，得到碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料。其中聚碳酸亞丙酯與碳化硅納米棒的質量比約為100/3.5。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為36mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為31℃，用熱重分析儀測得材料的熱分解達到5％的溫度為279℃。

對比例3：

將350mg的氧化石墨烯加入到100mln,n-二甲基甲酰胺中超聲波分散1h，將10g聚碳酸亞丙酯加入到150mln,n-二甲基甲酰胺中40℃溶解1h。將上述兩份溶液混合40℃機械攪拌2h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型，得到氧化石墨烯/聚碳酸亞丙酯復合材料。其中聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯的質量比約為100/3.5。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為48mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為33℃，用熱重分析儀測得材料的熱分解達到5％的溫度為276℃。

對比例4：

將1g碳化硅納米棒與50g過氧化氫溶液85℃回流處理5h，冷卻至室溫過濾，用去離子水反復洗滌，干燥后得到表面羥基化的碳化硅納米棒。

將上述表面羥基化的碳化硅納米棒700mg加入到100mln,n-二甲基甲酰胺中超聲1h，將10g聚碳酸亞丙酯加入到150mln,n-二甲基甲酰胺中40℃溶解1h。將上述兩份溶液混合40℃機械攪拌2h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型，得到碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料。其中聚碳酸亞丙酯與碳化硅納米棒的質量比約為100/7。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為38mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為33℃，用熱重分析儀測得材料的熱分解達到5％的溫度為284℃。

對比例5：

將700mg的氧化石墨烯加入到100mln,n-二甲基甲酰胺中超聲1h，將10g聚碳酸亞丙酯加入到150mln,n-二甲基甲酰胺中40℃溶解1h。將上述兩份溶液混合40℃機械攪拌2h。用大量去離子水將上述溶液再沉淀，通過洗滌、干燥、熱壓成型，得到碳化硅納米棒/聚碳酸亞丙酯復合材料。其中聚碳酸亞丙酯與氧化石墨烯的質量比約為100/7。將熱壓成形的聚碳酸亞丙酯復合材料膜用裁刀裁成標準樣條進行拉伸測試達到最大拉伸強度為40mpa，用差示掃描量熱法(dsc)得到材料玻璃化溫度為30℃，用熱重分析儀測得材料的熱分解達到5％的溫度為274℃。

表1本發(fā)明材料的機械性能和熱性質

本發(fā)明得到的高強度可生物降解聚合物復合材料，氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒是均勻分散在基體(如聚碳酸亞丙酯)中的；該復合材料通過熱壓成型可以看出溢出的很薄的膜，其中的氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒的分布都是非常均勻的。

上述實施例中的可生物降解聚合物基體材料聚碳酸亞丙酯，可以用pbat(即，聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯)完全替換，得到的pbat基復合材料；相應的，制備方法中，除溶解可生物降解聚合物基體材料的有機溶劑的種類可能需要適當調整外，其他反應參數(shù)，包括整體反應流程設計、以及各個步驟中的反應條件，如反應物的種類及配比、反應溫度與時間等，均可保持不變；其中，適用于聚碳酸亞丙酯基材的有機溶劑優(yōu)選為乙醇、丙酮、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的任意一種；適用于pbat基材的有機溶劑優(yōu)選為二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的任意一種。當然，pbat基復合材料中，除氧化石墨烯包覆的碳化硅納米棒外，還可包括其他現(xiàn)有技術中的改性劑，如pla(聚乳酸)、交聯(lián)劑、抗氧劑等，得到如交聯(lián)pbat復合材料、共混pbat復合材料等。

本發(fā)明中的碳化硅納米棒原材料其形狀參數(shù)可靈活調整，例如，可以為長度為50-100μm、直徑為0.1-0.6μm的碳化硅納米棒；過氧化氫溶液的濃度也可以根據(jù)實際情況調整，例如可以為20％～30％。熱壓成型過程所使用的溫度以及壓強可以靈活調整，只要溫度不是過高(否則溫度過高會造成材料熱分解)，壓力能夠除去聚合物中的氣泡即可。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。