CN106188816B - 一种车用eva基石墨烯高阻尼材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车高阻尼材料领域，特别涉及一种车用EVA基石墨烯高阻尼材料及其制备方法。高阻尼材料由乙烯‑乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、功能化石墨烯、萜烯酚醛树脂、气相二氧化硅、凹凸棒土、过氧化交联剂和增塑剂组成。高阻尼材料的玻璃化转变温度和阻尼峰的位置更接近于常温，大大提升了材料在常温区域的阻尼性能。

Description

一种车用EVA基石墨烯高阻尼材料及其制备方法
技术领域
本发明属于汽车高阻尼材料领域，特别涉及一种车用EVA基石墨烯高阻尼材料及其制备方法。
背景技术
随着社会、科技不断向前发展，振动噪声问题越来越引起各界关注。振动噪声一方面限制了机械设备性能的提高，一方面对环境污染严重，危害人们的身心健康，因此减振降噪，对改善人机工作生活环境意义重大。
央视曾经曝光众多知名汽车厂商存在使用沥青阻尼板进行减振降噪，由于传统沥青阻尼片所采用的主要原料煤焦油沥青或石油沥青或多或少含有难挥发的蔥、菲、芘这类多环芳烃物质，从而导致车内空气有毒成分超标，对车内人员身体健康存在不小隐患，致使消费者对VOC(车内有机挥发物)引起了愈来愈多的关注。目前欧美等汽车工业发达国家高档汽车阻尼片一般都使用合成高分子树脂材料或者橡胶材料。
发明内容
本发明提供了一种阻尼性能更优越的车用EVA基石墨烯高阻尼材料，其组分包括乙烯-乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、功能化石墨烯、萜烯酚醛树脂，
按重量份数计算，车用EVA基石墨烯高阻尼材料中组分为：
乙烯-乙酸乙烯树脂 50～80份
三元乙丙橡胶 10～30份
萜烯酚醛树脂 20～50份，
在以上配方的基础上，还可以包括：
其中，乙烯-乙酸乙烯树脂的VA含量为14-28％；三元乙丙橡胶的门尼粘度为30-50，乙烯含量为40％-60％；
萜烯酚醛树脂为α-蒎烯酚醛树脂，是一种改性后的酚醛树脂，虽然其本身为硬质、脆性，但是本申请中却发现其与EVA相容性好，而且可以大幅改善EVA基体的阻尼性能；
气相二氧化硅具有比表面积大、表面吸附力强、表面能大、化学纯度高、分散性能好等方面的性能，可作为车用EVA基石墨烯复合高阻尼材料的抗流挂剂和增稠剂，
填充剂为凹凸棒土，
功能化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，石墨烯的大比表面积和相对摩擦能够产生能量耗散，
功能化石墨烯采用机械球磨法制备，制备方法主要包括以下两种：
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，球磨结束后，得到的固体粉末为功能化石墨烯；
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，球磨结束后，得到的固体粉末为功能化石墨烯，
上述制备过程中，球磨机型号为XQM-2L，球磨运行方式：交替，运行时间与运行间隔时间比为(1～10)：1；
增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸丁卞酯，添加一定量的增塑剂插入到高聚物分子链之间，消弱了分子间作用力，增大了高聚物分子链之间的距离和活动空间，提高了EVA复合材料的塑性，
交联剂为过氧化二异丙苯。
本发明还提供了一种上述车用EVA基石墨烯高阻尼材料的制备方法：将乙烯-乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、萜烯酚醛树脂、增塑剂在密炼机中混炼得到混炼胶；再将气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、交联剂加入上述混炼胶中继续混炼、出片，
其中，乙烯-乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、萜烯酚醛树脂、增塑剂在密炼机中100-120℃混炼10-20min，转速为30-100转/min；而将气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、交联剂加入后，于100-120℃下混炼20-30min，转速为30-100转/min。
本发明的有益效果在于：将萜烯酚醛树脂与EVA共混能够使复合材料的玻璃化转变温度和阻尼峰的位置更接近于使用温度(常温)，并且使得复合材料在常温处具有更高的阻尼峰值以及更宽的阻尼温域，大大提升了材料在常温区域的阻尼性能；其次，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提高了材料的损耗模量，能够有效提升材料的阻尼性能。
具体实施方式
表1
按照上述各实施例、对比实施例的配比，将乙烯-乙酸乙烯树脂(VA含量18％)、三元乙丙橡胶(门尼粘度40，乙烯含量50％)、α-蒎烯酚醛树脂(或TPE热塑性弹性体或三元乙丙橡胶或无)、邻苯二甲酸二辛酯在密炼机中105℃混炼10min，转速为75转/min；
再倒入气相二氧化硅、凹凸棒土、功能化石墨烯、过氧化二异丙苯，于105℃下混炼20min，转速为70转/min，出料；
将上述制备的混炼胶放入磨具中进行压片，再出片。具体检测性能如表2、表3、表4所示。
表2高阻尼材料的损耗因子
表3高阻尼材料的阻尼峰值与阻尼峰温度
阻尼峰值 阻尼峰温度/℃
实施例1 1.24 20.9
实施例2 1.47 34.6
实施例3 1.12 7.6
对比实施例1 0.42 -19.7
对比实施例2 0.51 -3.5
对比实施例3 0.31 -29.6
对比实施例4 0.41 -19.2
对比实施例5 0.40 -19.4
表4高阻尼材料的阻尼温域(损耗因子≥0.3的温度范围)(考察范围-10℃～70℃)
阻尼温域 阻尼温域宽度
实施例1 -5.3℃～54.3℃ 59.6℃
实施例2 -10℃～70℃ 80℃
实施例3 -10℃～28.8℃ 38.8℃
对比实施例1 -10℃～-6.1℃ 3.9℃
对比实施例2 -10℃～8.1℃ 18.1℃
对比实施例3 62.2℃～70℃ 7.8℃
对比实施例4 -10℃～-5.7℃ 4.3℃
对比实施例5 -9.8℃～-5.3℃ 4.5℃
从上表中的各实验检测结果可以看出：当α-蒎烯酚醛树脂和TPE热塑性弹性体的加入量都很少(即仅作为粘结剂使用)时，两者的效果类似；但是当两者作为阻尼改性树脂材料使用时，效果却截然不同，本发明中的α-蒎烯酚醛树脂具有显著的阻尼改善效果。

Claims (9)

1.一种车用EVA基石墨烯高阻尼材料，其特征在于：所述的高阻尼材料的组成按照重量份数计算为，
其中，所述功能化石墨烯为：
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，球磨结束后，得到的固体粉末为功能化石墨烯；
或以氧化石墨为原料，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，球磨结束后，得到的固体粉末为功能化石墨烯。
2.如权利要求1所述的车用EVA基石墨烯高阻尼材料，其特征在于：所述的乙烯-乙酸乙烯树脂的VA含量为14-28％。
3.如权利要求1所述的车用EVA基石墨烯高阻尼材料，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶的门尼粘度为30-50，乙烯含量为40％-60％。
4.如权利要求1所述的车用EVA基石墨烯高阻尼材料，其特征在于：所述的萜烯酚醛树脂为α-蒎烯酚醛树脂。
5.如权利要求1所述的车用EVA基石墨烯高阻尼材料，其特征在于：所述的填充剂为凹凸棒土。
6.如权利要求1所述的车用EVA基石墨烯高阻尼材料，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。
7.如权利要求1所述的车用EVA基石墨烯高阻尼材料，其特征在于：所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
8.一种如权利要求1所述的车用EVA基石墨烯高阻尼材料的制备方法，其特征在于：所述的方法为，
将乙烯-乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、萜烯酚醛树脂、增塑剂在密炼机中混炼得到混炼胶；再将气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、交联剂加入上述混炼胶中继续混炼、出片。
9.如权利要求8所述的车用EVA基石墨烯高阻尼材料的制备方法，其特征在于：乙烯-乙酸乙烯树脂、三元乙丙橡胶、萜烯酚醛树脂、增塑剂在密炼机中100-120℃混炼10-20min，转速为30-100转/min；
将气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、交联剂加入后，于100-1 20℃下混炼20-30min，转速为30-100转/min。
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