一種車(chē)用功能化石墨烯阻尼漿料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種汽車(chē)阻尼材料的制備方法，主要涉及功能化石墨烯為填料的 高性能阻尼漿料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們生活水平的提高，對(duì)生活質(zhì)量要求越來(lái)越高。汽車(chē)已經(jīng)普遍進(jìn)入到每個(gè) 家庭，但是隨之而來(lái)的，對(duì)汽車(chē)舒適性的要求越來(lái)越高；車(chē)用噪聲主要來(lái)源于輪軌噪聲、車(chē) 輛非動(dòng)力噪聲、車(chē)輛設(shè)備噪聲以及空氣動(dòng)氣噪聲等車(chē)輛外部的環(huán)境噪聲。車(chē)輛內(nèi)部的振動(dòng) 噪聲問(wèn)題并沒(méi)有引起足夠的重視，但是隨著車(chē)輛的輕量化，車(chē)內(nèi)乘車(chē)舒適型和聲學(xué)環(huán)境舒 適性成為影響車(chē)輛行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要因素；如何降低車(chē)內(nèi)噪聲，目前主要采用傳統(tǒng)的 控制傳播路徑技術(shù)，主要包括吸聲、隔聲、消聲、隔振和阻尼減震；阻尼材料的被動(dòng)阻尼控制 技術(shù)具有成本較低和容易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，在汽車(chē)、船舶和飛機(jī)行業(yè)的振動(dòng)和噪聲方面得到了 廣泛的應(yīng)用。
[0003] 阻尼材料可以吸收振動(dòng)機(jī)械能，并且能夠轉(zhuǎn)化為熱能而耗散，因此，可以利用其在 變形時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)變熱能的原理，降低體系的共振振幅，增加疲勞壽命；所以，開(kāi)發(fā)一種汽車(chē) 阻尼材料勢(shì)在必得，石墨烯作為一種新型納米碳材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能(彈性模量高達(dá) lTpa)、優(yōu)異的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)；其獨(dú)特的二維形態(tài)以及納米尺度，在 復(fù)合材料內(nèi)部引入更多的界面，在變形的過(guò)程中產(chǎn)生更多的能量耗散，能夠顯著的提升材 料的粘彈阻尼性能。
[0004] 本專(zhuān)利將石墨烯表面功能化，使得石墨烯在非極性溶劑和極性溶劑中具有較好的 溶解性，使得功能化的石墨烯具有很好的溶解性，均勻的分散在乳液中；目前，石墨烯的阻 尼性能方面的應(yīng)用還未見(jiàn)報(bào)道，本專(zhuān)利將功能化石墨烯與高分子乳液復(fù)合，發(fā)揮兩者的的 阻尼特性，制備出車(chē)用環(huán)保的高性能阻尼漿料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種車(chē)用功能化石墨烯阻尼漿料的配方：由核殼結(jié)構(gòu)乳液、 抗流掛助劑、功能化石墨烯、納米銀粉末、消泡劑和增塑劑組成；其中核殼結(jié)構(gòu)乳液由聚丙 烯酸酯乳液、聚苯乙烯乳液和聚丁二烯乳液組成；抗流掛助劑由氣相二氧化硅、膨潤(rùn)土和納 米碳酸鈣按照一定比例組成。
[0006] 所述的一種車(chē)用功能化石墨烯阻尼漿料，其特征在于：組成按照重量份數(shù)計(jì)算 為： 核殼結(jié)構(gòu)乳液 40~60份； 氣相二氧化娃 5~10份； 膨潤(rùn)土 5~10份； 納米碳酸鈣 5~10份； 功能化石墨稀 5~10份； 納米銀粉末 1~5份； 消泡劑 0. 5~1份； 增塑劑 0. 5~1份； 交聯(lián)劑 0. 1~0. 5份。
[0007] 本發(fā)明所述的核殼結(jié)構(gòu)乳液，是指具有核殼結(jié)構(gòu)的物質(zhì)經(jīng)表面處理，將其分散于 水中形成的一類(lèi)乳液；其中聚丙烯酸酯乳液是指殼為聚丙烯酸酯的水基乳液，將核殼聚合 物表面采用表面活性劑處理，以水為溶劑，制備的一類(lèi)乳液。
[0008] 所述核殼乳液中的核殼聚合物通過(guò)表面活性劑處理，其中所述的表面活性劑為 陰離子性的表面活性劑，如硬脂酸、十二烷基苯磺酸鈉等；表面活性劑的用量為核殼聚合 物質(zhì)量的0. 1~1%，處理方式為：將核殼結(jié)構(gòu)聚合物與表面活性劑置于乙醇溶液中抽提煮沸 2~3h，過(guò)濾烘干，待用；所述核殼結(jié)構(gòu)乳液的固含量在30~50%之間，固含量是指乳液或者涂 料在規(guī)定條件下烘干后剩余部分占總量的質(zhì)量百分分?jǐn)?shù)；所述核殼結(jié)構(gòu)乳液的成份為包括 兩個(gè)部分即：A :以丁二烯為核，聚丙烯酸酯、聚丁二烯和/或苯乙烯為殼的核殼結(jié)構(gòu)乳液； B :以異戊二烯為核，聚丙烯酸酯、聚異丁烯和/或丁苯為殼的的核殼結(jié)構(gòu)乳液；其中A乳液 占總質(zhì)量的20~50%，B乳液占重質(zhì)量的50~80% ;其中核殼結(jié)構(gòu)乳液的共混比例主要是考慮 到乳液干膜的速度，不匹配到時(shí)候干膜時(shí)間會(huì)存在很大的差異。
[0009] 本發(fā)明所述的氣相二氧化硅比表面積大，表面吸附力強(qiáng)，表面能大，化學(xué)純度高、 分散性能好等方面具有特異的性能，可作為車(chē)用功能化石墨烯阻尼漿料的抗流掛劑和增稠 劑，同時(shí)還是改善填料在漿料的懸浮性和分散性。
[0010] 本發(fā)明專(zhuān)利提到的車(chē)用功能化石墨烯阻尼漿料，根據(jù)其用途要求，要求阻尼漿料 不僅要具備很好的阻尼性能，同時(shí)還要具有很好的抗流掛性能以及施工性能，本發(fā)明專(zhuān)利 采用經(jīng)過(guò)表面處理的膨潤(rùn)土作為改進(jìn)助劑對(duì)基體配方進(jìn)行改進(jìn)，在不降低噴涂性能的前提 上，從而提高阻尼漿料的抗流掛性能；以膨潤(rùn)土為原料，利用膨潤(rùn)土中蒙脫石的層片狀結(jié)構(gòu) 及其能在水或有機(jī)溶劑中溶脹分散成膠體級(jí)粘粒特性，通過(guò)離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑 而制成的；膨潤(rùn)土的表面處理處理方法，可見(jiàn)文章《有機(jī)膨潤(rùn)土制備及性能表征》，為現(xiàn)有技 術(shù)，本發(fā)明主要保護(hù)其用途，即作為改進(jìn)助劑對(duì)基體配方進(jìn)行改進(jìn)，在不降低噴涂性能的前 提上，從而提高阻尼漿料的抗流掛性能；有機(jī)膨潤(rùn)土具有良好的增稠性、觸變性、懸浮穩(wěn)定 性、高溫穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性、成膜性，耐水性及化學(xué)穩(wěn)定性。
[0011] 其中所述的有機(jī)覆蓋劑為碳鏈長(zhǎng)度大于12的陽(yáng)離子表面活性劑，如新型季胺鹽， 二甲基雙氫牛脂，添加量為〇. 1~2%。
[0012] 本發(fā)明專(zhuān)利所述的納米碳酸鈣，具有空間位阻效應(yīng)，能使水基阻尼漿料密度較大 的粉末懸浮，起防沉降作用。
[0013] 本發(fā)明專(zhuān)利所采用的石墨烯具有獨(dú)特的二維片層結(jié)構(gòu)，由于其極高的徑厚比、 表現(xiàn)出柔軟的形態(tài)，其在外力作用下易于產(chǎn)生形變，石墨烯之間的大面積解簇和相對(duì) 滑移變形能夠產(chǎn)生能量耗散；所采用的石墨烯的制備方法參照發(fā)明人已授權(quán)中國(guó)專(zhuān)利 CN2011102771791，一種填充石墨烯各向同性高性能導(dǎo)電膠及其制備方法。
[0014] 石墨烯為采用機(jī)械球磨法制備得到的石墨烯，石墨烯的制備方法主要包括以下兩 種方法為： 方法一：以天然石墨粉為原料，稱(chēng)取150-200g石墨粉于2或者4只球磨罐中，球磨時(shí)間 為120h~240h、球磨速度為300r/min~600r/min，球磨運(yùn)行方式：交替，球磨結(jié)束后，得到的 固體粉末為石墨烯。
[0015] 方法二：與方法一球磨機(jī)參數(shù)設(shè)置、操作相同，不同的是以氧化石墨為原料，稱(chēng) 取150-200g石墨粉于2或者4只球磨罐中，球磨時(shí)間為80h~150h、球磨速度為300r/ min~600r/min，球磨運(yùn)行方式：交替，球磨結(jié)束后，得到的固體粉末為石墨稀。
[0016] 上述制備過(guò)程中，球磨機(jī)型號(hào)為XQM-2L，聚四氟乙烯罐2000ml，兩只，瑪瑙罐 2000ml，兩只，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速100-800r/min，球磨運(yùn)行方式：交替，運(yùn)行時(shí)間與運(yùn)行間隔時(shí)間 比（1 ~10) :1〇
[0017] 功能石墨烯處理方法：稱(chēng)取一定量的石墨烯，溶于DMF，超聲分散，在磁力攪拌下 緩慢滴加純化單體，加入引發(fā)劑，滴加完之后繼續(xù)反應(yīng)3~4h，過(guò)濾，干燥后制備得到功能化 的石墨烯；其中單體純化的步驟，將單體過(guò)中性氧化鋁柱子，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上減蒸，回流冷 卻，得到純化單體。
[0018] 其中所述的單體為苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁 酯和含氟的丙烯酸單體中的一種或者兩種。
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