一種車用功能化石墨烯阻尼漿料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明專利涉及一種汽車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】
[0002] 隨著人們生活水平的提高，對生活質量要求越來越高。汽車已經普遍進入到每個 家庭，但是隨之而來的，對汽車舒適性的要求越來越高；車用噪聲主要來源于輪軌噪聲、車 輛非動力噪聲、車輛設備噪聲以及空氣動氣噪聲等車輛外部的環境噪聲。車輛內部的振動 噪聲問題并沒有引起足夠的重視，但是隨著車輛的輕量化，車內乘車舒適型和聲學環境舒 適性成為影響車輛行業競爭力的一個重要因素；如何降低車內噪聲，目前主要采用傳統的 控制傳播路徑技術，主要包括吸聲、隔聲、消聲、隔振和阻尼減震；阻尼材料的被動阻尼控制 技術具有成本較低和容易實現等特點，在汽車、船舶和飛機行業的振動和噪聲方面得到了 廣泛的應用。
[0003] 阻尼材料可以吸收振動機械能，并且能夠轉化為熱能而耗散，因此，可以利用其在 變形時將動能轉變熱能的原理，降低體系的共振振幅，增加疲勞壽命；所以，開發一種汽車 阻尼材料勢在必得，石墨烯作為一種新型納米碳材料，具有優異的力學性能(彈性模量高達 lTpa)、優異的導電和導熱性能，以及獨特的二維結構；其獨特的二維形態以及納米尺度，在 復合材料內部引入更多的界面，在變形的過程中產生更多的能量耗散，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 尼性能方面的應用還未見報道，本專利將功能化石墨烯與高分子乳液復合，發揮兩者的的 阻尼特性，制備出車用環保的高性能阻尼漿料。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種車用功能化石墨烯阻尼漿料的配方：由核殼結構乳液、 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；其中核殼結構乳液由聚丙 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、膨潤土和納 米碳酸鈣按照一定比例組成。
[0006] 所述的一種車用功能化石墨烯阻尼漿料，其特征在于：組成按照重量份數計算 為： 核殼結構乳液 40~60份； 氣相二氧化娃 5~10份； 膨潤土 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； 交聯劑 0. 1~0. 5份。
[0007] 本發明所述的核殼結構乳液，是指具有核殼結構的物質經表面處理，將其分散于 水中形成的一類乳液；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，制備的一類乳液。
[0008] 所述核殼乳液中的核殼聚合物通過表面活性劑處理，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 物質量的0. 1~1%，處理方式為：將核殼結構聚合物與表面活性劑置于乙醇溶液中抽提煮沸 2~3h，過濾烘干，待用；所述核殼結構乳液的固含量在30~50%之間，固含量是指乳液或者涂 料在規定條件下烘干后剩余部分占總量的質量百分分數；所述核殼結構乳液的成份為包括 兩個部分即：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構乳液； 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構乳液；其中A乳液 占總質量的20~50%，B乳液占重質量的50~80% ;其中核殼結構乳液的共混比例主要是考慮 到乳液干膜的速度，不匹配到時候干膜時間會存在很大的差異。
[0009] 本發明所述的氣相二氧化硅比表面積大，表面吸附力強，表面能大，化學純度高、 分散性能好等方面具有特異的性能，可作為車用功能化石墨烯阻尼漿料的抗流掛劑和增稠 劑，同時還是改善填料在漿料的懸浮性和分散性。
[0010] 本發明專利提到的車用功能化石墨烯阻尼漿料，根據其用途要求，要求阻尼漿料 不僅要具備很好的阻尼性能，同時還要具有很好的抗流掛性能以及施工性能，本發明專利 采用經過表面處理的膨潤土作為改進助劑對基體配方進行改進，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；以膨潤土為原料，利用膨潤土中蒙脫石的層片狀結構 及其能在水或有機溶劑中溶脹分散成膠體級粘粒特性，通過離子交換技術插入有機覆蓋劑 而制成的；膨潤土的表面處理處理方法，可見文章《有機膨潤土制備及性能表征》，為現有技 術，本發明主要保護其用途，即作為改進助劑對基體配方進行改進，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；有機膨潤土具有良好的增稠性、觸變性、懸浮穩定 性、高溫穩定性、潤滑性、成膜性，耐水性及化學穩定性。
[0011] 其中所述的有機覆蓋劑為碳鏈長度大于12的陽離子表面活性劑，如新型季胺鹽， 二甲基雙氫牛脂，添加量為〇. 1~2%。
[0012] 本發明專利所述的納米碳酸鈣，具有空間位阻效應，能使水基阻尼漿料密度較大 的粉末懸浮，起防沉降作用。
[0013] 本發明專利所采用的石墨烯具有獨特的二維片層結構，由于其極高的徑厚比、 表現出柔軟的形態，其在外力作用下易于產生形變，石墨烯之間的大面積解簇和相對 滑移變形能夠產生能量耗散；所采用的石墨烯的制備方法參照發明人已授權中國專利 CN2011102771791，一種填充石墨烯各向同性高性能導電膠及其制備方法。
[0014] 石墨烯為采用機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，稱取150-200g石墨粉于2或者4只球磨罐中，球磨時間 為120h~240h、球磨速度為300r/min~600r/min，球磨運行方式：交替，球磨結束后，得到的 固體粉末為石墨烯。
[0015] 方法二：與方法一球磨機參數設置、操作相同，不同的是以氧化石墨為原料，稱 取150-200g石墨粉于2或者4只球磨罐中，球磨時間為80h~150h、球磨速度為300r/ min~600r/min，球磨運行方式：交替，球磨結束后，得到的固體粉末為石墨稀。
[0016] 上述制備過程中，球磨機型號為XQM-2L，聚四氟乙烯罐2000ml，兩只，瑪瑙罐 2000ml，兩只，球磨機轉速100-800r/min，球磨運行方式：交替，運行時間與運行間隔時間 比（1 ~10) :1〇
[0017] 功能石墨烯處理方法：稱取一定量的石墨烯，溶于DMF，超聲分散，在磁力攪拌下 緩慢滴加純化單體，加入引發劑，滴加完之后繼續反應3~4h，過濾，干燥后制備得到功能化 的石墨烯；其中單體純化的步驟，將單體過中性氧化鋁柱子，在旋轉蒸發儀上減蒸，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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