CN105566732B - 一种车用高发泡隔音材料及其制备方法 - Google Patents

一种车用高发泡隔音材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明专利涉及一种汽车隔音材料的制备方法，主要涉及石墨烯为填料，EPDM为改性料的高性能EVA发泡阻尼材料及其制备方法。制备过程如下：将乙烯‑乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、增塑剂在密炼机中混炼(10min，85℃，转速30转/min)；将发泡剂、发泡剂促进剂、交联剂加入上述混炼胶中继续混炼(10min，85℃，转速30转/min)，将上述混炼胶出片。本发明专利所具有的而技术优点主要体现在以下方面：功能化石墨烯与聚合物基体具有非常好的溶解性，与聚合物基体间界面滑移造成的摩擦损耗，有效的造成能量耗散，能够有效的降低车内噪声污染。

Description

一种车用高发泡隔音材料及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及一种汽车隔音材料的制备方法，主要涉及石墨烯为填料，EPDM为改性料的高性能EVA发泡阻尼材料及其制备方法。
背景技术
如何降低车内噪声，是汽车制造行业努力的目标，其中在焊装汽车时钣金与钣金之间会留下加大空隙，如车门、车柱等地方，在汽车行驶时，容易造成噪声，需要进行密封和阻隔噪音；目前，汽车用的材料主要是多层复合结构的高发泡橡塑材料，多层的高发泡橡塑材料制造工艺复杂，成本高，而且各层之间由于热膨胀系数不同，在发泡过程中，会相互制约，影响发泡倍率，出现层与层之间剥离的现象，使得空隙不能填满，影响整体的隔音效果，降低产品性能；开发低成的、具有自粘功能的高性能发泡材料，成为汽车材料行业亟待解决的问题。
三元乙丙橡胶(EPDM)是由乙烯、丙烯以及少量的第三单体共聚而成的橡胶，它的主链上是由化学稳定的饱和烃组成，只是在侧链中含有不饱和双键，分子内无极性取代基，分子内聚能低，分子链在较宽的温度范围内保持柔性。因而具有优异的化学稳定性，耐老化性、耐化学药品性、电绝缘性和低温性能，以及耐热水性能等；为此，EPDM在橡胶制品工业中获得越来越广泛的应用，主要应用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀、电气绝缘等领域，如用于汽车零件、电器制品、工业制品、建筑材料和家庭用品及塑料改性剂等许多方面。
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1Tpa)、优异的导电和导热性能，以及独特的二维结构；本发明发现其独特的二维形态以及纳米尺度，在高发泡材料内部引入更多的界面，对泡孔能起到支撑作用，同时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隔音性能。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是由非极性、结晶性的乙烯单体与强极性、非结晶性的醋酸乙烯酯单体，经引发剂引发，高压本体聚合而成的热塑性树脂。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物发泡材料具有比重轻、柔软、减震、无毒、耐化学药品等优点，广泛用于运动鞋底、箱包内衬、保温材料、隔音材料等的制造；作为轻质材料的使用，EVA发泡材料依然存在易变形，抗撕裂性低，回弹性能不够高等缺陷，从而限制了它的使用；开发密度低，柔软抗震，同时具有高回弹性能和优异的压缩永久变形性能的新型EVA基复合发泡材料，具有重要意义。
本专利将纳米改性技术与聚合物共混改性技术结合起来，制备了综合性能优异的车用EPDM/石墨烯/EVA基纳米复合发泡隔音材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种车用EPDM/石墨烯/EVA基纳米复合发泡隔音材料的配方：由乙烯-乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、发泡剂、气相二氧化硅、功能化石墨烯、发泡剂促进剂、填充剂、过氧化交联剂和增塑剂组成。
所述的一种车用EPDM/石墨烯/EVA基纳米复合发泡隔音材料，组成按照重量份数计算，包括：
乙烯-乙酸乙烯树脂 50～80份；
三元乙丙橡胶 20～50份；
发泡剂 2～20份；
气相二氧化硅 5～10份；
发泡剂促进剂 0.5～5份；
填充剂 5～10份；
功能化石墨烯 5～10份；
交联剂 0.1～0.5份。
进一步地，所述的车用EPDM/石墨烯/EVA基纳米复合发泡隔音材料，组成按照重量份数计算为：还包括0.5～1份的增塑剂。
本发明所述乙烯-乙酸乙烯树脂的VA量在14wt％～28wt％之间，VA质量分数在14wt％～28wt％之间的EVA作为主体树脂，其弹性很好，有利于EVA发泡倍率的提高。
本发明所述的三元乙丙橡胶门尼粘度42、碘值12、乙烯含量52％；门尼粘度在30-50之间，乙烯含量在40％-60％的三元乙丙橡胶更有利于发泡。
本发明所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺系列发泡剂。
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EPDM/石墨烯/EVA基纳米复合发泡隔音材料的抗流挂剂和增稠剂。
本发明所述的发泡剂促进剂为氧化锌粉或硬脂酸锌粉。
本发明所述的填充剂为纳米碳酸钙或滑石粉。
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。
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。
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烯。
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。
制备功能化石墨烯的方法如下：
称取石墨烯溶于DMF中，超声分散，在磁力搅拌下缓慢加入NaBH4，NaBH4与石墨烯的质量比为1:8，再加入引发剂BPO(过氧化二苯甲酰)，过氧化二苯甲酰的加入量为石墨烯重量的1-2％，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。
本发明专利所述的增塑剂，添加一定量的增塑剂，插入到高聚物分子链之间，消弱分子间作用力，增大高聚物分子链之间的距离和活动空间，提高EVA复合材料的塑性，为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸丁卞酯。
本发明专利所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
本发明专利按照上述的配方，制备过程如下：将乙烯-乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、增塑剂在密炼机中混炼(10min，85℃，转速30转/min)；将发泡剂、发泡剂促进剂、交联剂加入上述混炼胶中继续混炼(10min，85℃，转速30转/min)，将上述混炼胶出片。
本发明专利所具有的而技术优点主要体现在以下方面：功能化石墨烯与聚合物基体具有非常好的溶解性，与聚合物基体间界面滑移造成的摩擦损耗，有效的造成能量耗散，能够有效的降低车内噪声污染。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步解释。
(1)打开密炼机，设定温度为80～85℃。
(2)倒入称取好的乙烯-乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、增塑剂，混炼10min。
(3)倒入称取好的发泡剂、发泡剂促进剂、交联剂，混炼10min。出料。
(4)将上述制备混炼胶放入磨具中进行压片，再出片。
表一 具体实施例1～4
表二 一种车用EPDM/石墨烯/EVA基纳米复合发泡隔音材料发泡倍率
(160℃，20min范围内)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
密度 ≥0.10 ≥0.10 ≥0.09 ≥0.09
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
发泡倍率 ≥10 ≥10 ≥12 ≥12
表三 一种车用EPDM/石墨烯/EVA基纳米复合发泡隔音材料的损耗因子

Claims (6)

1.一种车用高发泡隔音材料，其特征在于，组成按照重量份数计算，包括：
还包括0.5～1份的增塑剂；
所述功能化石墨烯按照以下方法制备：称取石墨烯溶于DMF中，超声分散，在磁力搅拌下缓慢加入NaBH4，NaBH4与石墨烯的质量比为1:8，再加入引发剂BPO(过氧化二苯甲酰)，过氧化二苯甲酰的加入量为石墨烯重量的1-2％，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；
所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺系列发泡剂；
所述的发泡剂促进剂为氧化锌粉或硬脂酸锌粉；
所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
2.如权利要求1所述的一种车用高发泡隔音材料，其特征在于，所述乙烯-乙酸乙烯树脂的VA量在14wt％～28wt％之间，VA质量分数在14wt％～28wt％之间的EVA作为主体树脂，其弹性很好，有利于EVA发泡倍率的提高；所述的三元乙丙橡胶门尼粘度42、碘值12、乙烯含量52％；门尼粘度在30-50之间，乙烯含量在40％-60％的三元乙丙橡胶更有利于发泡。
3.如权利要求1所述的一种车用高发泡隔音材料，其特征在于，所述的气相二氧化硅作为车用高发泡隔音材料的抗流挂剂和增稠剂。
4.如权利要求1所述的一种车用高发泡隔音材料，其特征在于：所述的填充剂为纳米碳酸钙或滑石粉。
5.如权利要求1所述的一种车用高发泡隔音材料，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸丁卞酯。
6.如权利要求1所述的一种车用高发泡隔音材料，其特征在于具体步骤如下：将乙烯-乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、增塑剂在密炼机中混炼10min，混炼温度85℃，转速30转/min；将发泡剂、发泡剂促进剂、交联剂加入上述混炼胶中继续混炼10min，混炼温度85℃，转速30转/min，将上述混炼胶出片。
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