一种车用功能化石墨烯阻尼浆料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种汽车阻尼材料的制备方法，主要涉及功能化石墨烯为填料的 高性能阻尼浆料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着人们生活水平的提高，对生活质量要求越来越高。汽车已经普遍进入到每个 家庭，但是随之而来的，对汽车舒适性的要求越来越高；车用噪声主要来源于轮轨噪声、车 辆非动力噪声、车辆设备噪声以及空气动气噪声等车辆外部的环境噪声。车辆内部的振动 噪声问题并没有引起足够的重视，但是随着车辆的轻量化，车内乘车舒适型和声学环境舒 适性成为影响车辆行业竞争力的一个重要因素；如何降低车内噪声，目前主要采用传统的 控制传播路径技术，主要包括吸声、隔声、消声、隔振和阻尼减震；阻尼材料的被动阻尼控制 技术具有成本较低和容易实现等特点，在汽车、船舶和飞机行业的振动和噪声方面得到了 广泛的应用。
[0003] 阻尼材料可以吸收振动机械能，并且能够转化为热能而耗散，因此，可以利用其在 变形时将动能转变热能的原理，降低体系的共振振幅，增加疲劳寿命；所以，开发一种汽车 阻尼材料势在必得，石墨烯作为一种新型纳米碳材料，具有优异的力学性能(弹性模量高达 lTpa)、优异的导电和导热性能，以及独特的二维结构；其独特的二维形态以及纳米尺度，在 复合材料内部引入更多的界面，在变形的过程中产生更多的能量耗散，能够显著的提升材 料的粘弹阻尼性能。
[0004] 本专利将石墨烯表面功能化，使得石墨烯在非极性溶剂和极性溶剂中具有较好的 溶解性，使得功能化的石墨烯具有很好的溶解性，均匀的分散在乳液中；目前，石墨烯的阻 尼性能方面的应用还未见报道，本专利将功能化石墨烯与高分子乳液复合，发挥两者的的 阻尼特性，制备出车用环保的高性能阻尼浆料。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种车用功能化石墨烯阻尼浆料的配方：由核壳结构乳液、 抗流挂助剂、功能化石墨烯、纳米银粉末、消泡剂和增塑剂组成；其中核壳结构乳液由聚丙 烯酸酯乳液、聚苯乙烯乳液和聚丁二烯乳液组成；抗流挂助剂由气相二氧化硅、膨润土和纳 米碳酸钙按照一定比例组成。
[0006] 所述的一种车用功能化石墨烯阻尼浆料，其特征在于：组成按照重量份数计算 为： 核壳结构乳液 40~60份； 气相二氧化娃 5~10份； 膨润土 5~10份； 纳米碳酸钙 5~10份； 功能化石墨稀 5~10份； 纳米银粉末 1~5份； 消泡剂 0. 5~1份； 增塑剂 0. 5~1份； 交联剂 0. 1~0. 5份。
[0007] 本发明所述的核壳结构乳液，是指具有核壳结构的物质经表面处理，将其分散于 水中形成的一类乳液；其中聚丙烯酸酯乳液是指壳为聚丙烯酸酯的水基乳液，将核壳聚合 物表面采用表面活性剂处理，以水为溶剂，制备的一类乳液。
[0008] 所述核壳乳液中的核壳聚合物通过表面活性剂处理，其中所述的表面活性剂为 阴离子性的表面活性剂，如硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠等；表面活性剂的用量为核壳聚合 物质量的0. 1~1%，处理方式为：将核壳结构聚合物与表面活性剂置于乙醇溶液中抽提煮沸 2~3h，过滤烘干，待用；所述核壳结构乳液的固含量在30~50%之间，固含量是指乳液或者涂 料在规定条件下烘干后剩余部分占总量的质量百分分数；所述核壳结构乳液的成份为包括 两个部分即：A :以丁二烯为核，聚丙烯酸酯、聚丁二烯和/或苯乙烯为壳的核壳结构乳液； B :以异戊二烯为核，聚丙烯酸酯、聚异丁烯和/或丁苯为壳的的核壳结构乳液；其中A乳液 占总质量的20~50%，B乳液占重质量的50~80% ;其中核壳结构乳液的共混比例主要是考虑 到乳液干膜的速度，不匹配到时候干膜时间会存在很大的差异。
[0009] 本发明所述的气相二氧化硅比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、 分散性能好等方面具有特异的性能，可作为车用功能化石墨烯阻尼浆料的抗流挂剂和增稠 剂，同时还是改善填料在浆料的悬浮性和分散性。
[0010] 本发明专利提到的车用功能化石墨烯阻尼浆料，根据其用途要求，要求阻尼浆料 不仅要具备很好的阻尼性能，同时还要具有很好的抗流挂性能以及施工性能，本发明专利 采用经过表面处理的膨润土作为改进助剂对基体配方进行改进，在不降低喷涂性能的前提 上，从而提高阻尼浆料的抗流挂性能；以膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的层片状结构 及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术插入有机覆盖剂 而制成的；膨润土的表面处理处理方法，可见文章《有机膨润土制备及性能表征》，为现有技 术，本发明主要保护其用途，即作为改进助剂对基体配方进行改进，在不降低喷涂性能的前 提上，从而提高阻尼浆料的抗流挂性能；有机膨润土具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定 性、高温稳定性、润滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性。
[0011] 其中所述的有机覆盖剂为碳链长度大于12的阳离子表面活性剂，如新型季胺盐， 二甲基双氢牛脂，添加量为〇. 1~2%。
[0012] 本发明专利所述的纳米碳酸钙，具有空间位阻效应，能使水基阻尼浆料密度较大 的粉末悬浮，起防沉降作用。
[0013] 本发明专利所采用的石墨烯具有独特的二维片层结构，由于其极高的径厚比、 表现出柔软的形态，其在外力作用下易于产生形变，石墨烯之间的大面积解簇和相对 滑移变形能够产生能量耗散；所采用的石墨烯的制备方法参照发明人已授权中国专利 CN2011102771791，一种填充石墨烯各向同性高性能导电胶及其制备方法。
[0014] 石墨烯为采用机械球磨法制备得到的石墨烯，石墨烯的制备方法主要包括以下两 种方法为： 方法一：以天然石墨粉为原料，称取150-200g石墨粉于2或者4只球磨罐中，球磨时间 为120h~240h、球磨速度为300r/min~600r/min，球磨运行方式：交替，球磨结束后，得到的 固体粉末为石墨烯。
[0015] 方法二：与方法一球磨机参数设置、操作相同，不同的是以氧化石墨为原料，称 取150-200g石墨粉于2或者4只球磨罐中，球磨时间为80h~150h、球磨速度为300r/ min~600r/min，球磨运行方式：交替，球磨结束后，得到的固体粉末为石墨稀。
[0016] 上述制备过程中，球磨机型号为XQM-2L，聚四氟乙烯罐2000ml，两只，玛瑙罐 2000ml，两只，球磨机转速100-800r/min，球磨运行方式：交替，运行时间与运行间隔时间 比（1 ~10) :1〇
[0017] 功能石墨烯处理方法：称取一定量的石墨烯，溶于DMF，超声分散，在磁力搅拌下 缓慢滴加纯化单体，加入引发剂，滴加完之后继续反应3~4h，过滤，干燥后制备得到功能化 的石墨烯；其中单体纯化的步骤，将单体过中性氧化铝柱子，在旋转蒸发仪上减蒸，回流冷 却，得到纯化单体。
[0018] 其中所述的单体为苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁 酯和含氟的丙烯酸单体中的一种或者两种。
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