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。
技术实现要素：
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。
进一步的改进，所述步骤二中）所述乙醇水溶液为质量比为4:1的无水乙醇/去离子水溶液。
进一步的改进，所述步骤四中）：将步骤三）得到的纤维与聚丙烯在190-200℃的条件下进行密炼
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明创造性的将石墨烯用于黄麻/聚丙烯复合材料的改性中，通过添加石墨烯微片进行黄麻纤维的改性处理，提高了黄麻纤维表面粗糙度，进而提高了黄麻纤维与聚丙烯基体的界面粘接力，使复合材料的机械性能得到较大幅度的提升。通过优化制备工艺过程，得到强度高、韧性好的石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料。依据iso527-2-5a和iso180/179标准检测，本复合材料耐拉伸强度大于44mpa，耐弯曲强度大于52mpa。
具体实施方式
实施例1
(1)石墨烯改性处理：称取0.5份的石墨烯放置于20份的98wt%浓硫酸中，磁力搅拌4小时，再在超声清洗机中振荡2小时；然后再导入10份的65~68wt%浓硝酸，磁力搅拌30分钟，回流60分钟后，取出反应物；用大量去离子水稀释，稀释后利用真空抽滤机进行真空抽滤。
(2)黄麻纤维接枝处理：黄麻纤维用去离子水多次洗净，放入恒温鼓风干燥箱在60℃条件下烘干8小时；将烘干后的黄麻纤维用剪刀剪成20mm~30mm的短纤维；另外再称取2份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷混入质量比为4:1的无水乙醇/去离子水溶液中，轻轻搅拌均匀，放置2小时；然后用冰醋酸将硅烷偶联剂溶液的ph调至4.5～5.5；称取90份水洗好的黄麻，将其浸泡于配置好的硅烷偶联剂溶液中，室温下浸置8小时，不时进行搅拌；然后取出、拧干转移至60℃恒温鼓风干燥箱中干燥8小时。
(3)石墨烯改性黄麻纤维制备：将真空抽滤后的改性石墨烯分散到去离子水中，在超声清洗机中振荡2小时使其分散均匀，再将接枝3-氨基丙基三乙氧基硅烷的黄麻纤维浸入石墨烯分散液中，浸置24小时，期间不时进行搅拌；然后将纤维取出、拧干，置于60℃真空烘箱中干燥8小时。
(4)石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料制备：将烘干后的石墨烯改性黄麻纤维90份与聚丙烯210份，在190℃的条件下利用密炼机进行密炼，使其混合均匀；随后再在60℃真空烘箱中干燥2小时，即可获得石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料。
实施例2
(1)石墨烯改性处理：称取0.7份的石墨烯放置于30份的98wt%浓硫酸中，磁力搅拌5小时，再在超声清洗机中振荡3小时；然后再导入15份的65~68wt%浓硝酸，磁力搅拌45分钟，回流75分钟后，取出反应物；用大量去离子水稀释，稀释后利用真空抽滤机进行真空抽滤。
(2)黄麻纤维接枝处理：黄麻纤维用去离子水多次洗净，放入恒温鼓风干燥箱在65℃条件下烘干10小时；将烘干后的黄麻纤维用剪刀剪成20mm-30mm的短纤维；另外称取6份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷混入质量比4:1的无水乙醇/水溶液中，轻轻搅拌均匀，放置3小时；然后用冰醋酸将硅烷偶联剂溶液的ph调至4.5～5.5；称取120份水洗好的黄麻，将其浸泡于配置好的硅烷偶联剂溶液中，室温下浸置10小时，不时进行搅拌；然后取出、拧干转移至65℃恒温鼓风干燥箱中干燥10小时。
(3)石墨烯改性黄麻纤维制备：将真空抽滤后的改性石墨烯分散到去离子水中，在超声清洗机中振荡3小时使其分散均匀，再将接枝3-氨基丙基三乙氧基硅烷的黄麻纤维浸入石墨烯分散液中，浸置36小时，期间不时进行搅拌；然后将纤维取出、拧干，置于65℃真空烘箱中干燥10小时。
(4)石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料制备：将烘干后的石墨烯改性黄麻纤维120份与聚丙烯280份，在195℃的条件下利用密炼机进行密炼，使其混合均匀；随后再在65℃真空烘箱中干燥3小时，即可获得石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料。
实施例3
(1)石墨烯改性处理：称取1份的石墨烯放置于40份的98wt%浓硫酸中，磁力搅拌6小时，再在超声清洗机中振荡4小时；然后再导入20份的65~68wt%浓硝酸，磁力搅拌60分钟，回流90分钟后，取出反应物；用大量去离子水稀释，稀释后利用真空抽滤机进行真空抽滤。
(2)黄麻纤维接枝处理：黄麻纤维用去离子水多次洗净，放入恒温鼓风干燥箱在70℃条件下烘干12小时；将烘干后的黄麻纤维用剪刀剪成20mm-30mm的短纤维；另外称取10份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷混入质量比4:1的无水乙醇/水溶液中，轻轻搅拌均匀，放置4小时；然后用冰醋酸将硅烷偶联剂溶液的ph调至4.5～5.5；称取150份水洗好的黄麻，将其浸泡于配置好的硅烷偶联剂溶液中，室温下浸置12小时，不时进行搅拌；然后取出、拧干转移至70℃恒温鼓风干燥箱中干燥12小时。
(3)石墨烯改性黄麻纤维制备：将真空抽滤后的改性石墨烯分散到去离子水中，在超声清洗机中振荡4小时使其分散均匀，再将接枝3-氨基丙基三乙氧基硅烷的黄麻纤维浸入石墨烯分散液中，浸置48小时，期间不时进行搅拌；然后将纤维取出、拧干，置于70℃真空烘箱中干燥12小时。
(4)石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料制备：将烘干后的石墨烯改性黄麻纤维150份与聚丙烯350份，在200℃的条件下利用密炼机进行密炼，使其混合均匀；随后再在70℃真空烘箱中干燥4小时，即可获得石墨烯改性黄麻纤维/聚丙烯复合材料。