[发明专利]一种石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，该复合材料采用聚丙烯、黄麻纤维、改性石墨烯作为主要成分，选择浓硫酸、浓硝酸、冰醋酸等材料，对主要成分进行处理。该复合材料具体制备步骤包括：1)石墨烯改性处理；2)黄麻纤维接枝处理；3)石墨烯改性黄麻纤维制备；4)石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料制备。本发明首先对石墨烯进行酸性预处理，然后对黄麻纤维进行表面接枝处理，接枝采用的偶联剂起桥梁作用，连接了石墨烯与黄麻纤维，使得石墨烯片层包覆到黄麻纤维表面，提高了黄麻纤维的表面粗糙度，从而提高了黄麻纤维/聚丙烯复合材料的强度和韧性。同时，采用该方法制备的复合材料更加环保。

技术领域

本发明属于汽车内饰材料制备领域，特别是涉及一种石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

自从汽车进入家用市场以来，汽车的普及速度相当惊人。随着经济的腾飞，我国汽车的需求量日益攀升，因此，汽车配套零部件市场有着广阔的发展前景。汽车内饰作为车身系统的重要组成部件，也有着广阔的市场前景。

所谓的汽车内饰主要是指汽车内部所用到的汽车产品，涉及到汽车内部的方方面面，比如汽车车门内饰板、汽车坐垫，汽车脚垫等等都是汽车内饰产品。这部分零部件不光只有装饰作用，他们所涉及到的功能性、安全性、以及工程属性是非常丰富的。近年来，对于汽车内饰复合材料的研究是汽车内饰材料领域的研究重点。一般来说，汽车内饰材料以聚丙烯和/或聚酯以及麻纤维的复合为主，该复合材料在强度、韧性等性能方面都有很大的提升空间。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料及其制备方法，该复合材料轻质、环保、强度高、韧性好。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料，包括如下重量份的组分：

聚丙烯210-350份；

接枝黄麻纤维90-150份；

改性石墨烯0.5-1份；

所述改性石墨烯为使用98wt%浓硫酸和65~68wt%浓硝酸对石墨烯进行酸化氧化处理后得到；所述接枝黄麻纤维为使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷对黄麻纤维进行接枝处理得到。

进一步的改进，所述黄麻纤维为20mm~30mm的短纤维。

一种石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一)石墨烯改性处理：称取0.5-1份的石墨烯放置于20-40份的98wt%浓硫酸中，磁力搅拌4-6小时，振荡2-4反应小时；加入10-20份的65~68wt%浓硝酸，磁力搅拌30-60分钟，回流60-90分钟后，取出反应物；用大量水稀释，再真空抽滤得到改性石墨烯；

步骤二)黄麻纤维接枝处理：黄麻纤维清洗干净后烘干；再剪成20mm~30mm的短纤维；

称取2-10份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入乙醇水溶液中，轻轻搅拌均匀，放置2-4小时；用冰醋酸将pH调至4.5～5.5；

称取90-150份修剪后的黄麻，浸入3-氨基丙基三乙氧基硅烷溶液中，室温下浸置8-12小时，不时进行搅拌，取出干燥；

步骤三)石墨烯改性黄麻纤维制备：将改性石墨烯均匀分散到去离子水中，再将接枝处理的黄麻纤维浸入石墨烯分散液中，浸置24-48小时，期间不时进行搅拌；将处理后的纤维干燥；

步骤四)石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料制备：将步骤三）得到的纤维与聚丙烯210-350份进行密炼，使其混合均匀；烘干后，获得石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料。