CN107090121A - 一种车用高阻尼石墨烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车高阻尼材料领域，特别涉及一种车用高阻尼石墨烯复合材料及其制备方法。高阻尼材料由乙烯‑乙酸乙烯树脂（EVA）、马来酸酐接枝EVA（EVA‑g‑MA）、功能化石墨烯、气相二氧化硅、凹凸棒土、过氧化交联剂和增塑剂组成。本发明的一种上述车用高阻尼石墨烯复合材料，配方原料易得，成本低廉；制备方法操作简单，工艺条件易控制，运行成本低，生产效率高，制备的产品性能好，高阻尼材料的阻尼峰值变大，大大提升了材料的阻尼性能。

Description

一种车用高阻尼石墨烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车高阻尼材料领域，特别涉及一种车用高阻尼石墨烯复合材料及其制备方法。

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。高分子材料或橡胶材料制作的阻尼片物理和化学性能稳定，具有优良的减振降噪性、耐热性、耐寒性、防老性和极强的粘接性。作为原材料，这两种材料都不会挥发有毒有害气体。

发明内容

本发明提供了一种阻尼性能更优越的车用高阻尼石墨烯复合材料，其组分包括乙烯-乙酸乙烯树脂(EVA)、马来酸酐接枝EVA(EVA-g-MA)、气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、增塑剂、交联剂。

按重量份数计算，车用高阻尼石墨烯复合材料中组分为：

其中，所述的乙烯-乙酸乙烯树脂的VA含量为14-28％；

具体地，上述所述的马来酸酐接枝EVA接枝率为1.5％，其中马来酸酐能够与功能化石墨烯表面官能团发生反应，提升石墨烯与聚合物之间的作用力；

具体地，上述所述的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；

具体地，上述所述的填充剂为凹凸棒土，

具体地，上述所述的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；

所述的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120～240h、球磨速度为300～600r/min，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80～150h、球磨速度为300～600r/min，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，球磨运行方式：交替，运行时间与运行间隔时间比为(1～10)：1。

按照以下方法制备功能化石墨烯：

功能石墨烯处理方法：称取石墨烯溶于DMF中，超声分散，在磁力搅拌下缓慢加入LiAlH4，LiAlH4与石墨烯的质量比为1:4，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。

具体地，上述所述的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；

具体地，上述所述的交联剂为过氧化二异丙苯。

本发明还提供了一种上述车用高阻尼石墨烯复合材料的制备方法：具体包括如下步骤：

将乙烯-乙酸乙烯树脂、EVA-g-MA、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、EVA-g-MA、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。

本发明具有的有益效果：

(1)本发明的一种上述车用高阻尼石墨烯复合材料，选用较高接枝率为1.5％的马来酸酐接枝EVA树脂，不但具有优异的粘性，而且能增加功能化石墨烯在EVA树脂中的相容性，与EVA基体间界面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。

(2)本发明的一种车用高阻尼石墨烯复合材料，由于EVA-g-MA与EVA共混，使得EVA链段上具有大量的酸酐基团；同时酸酐基团能够与功能化石墨烯表面的含氧基团形成强极性键，增强了石墨烯与EVA链段间的界面结合力；使得复合材料具有更高的阻尼峰值，大大提升了材料的阻尼性能。

(3)本发明的一种车用高阻尼石墨烯复合材料，配方原料易得，成本低廉；制备方法操作简单，工艺条件易控制，运行成本低，生产效率高，制备的产品性能好。

具体实施方式

现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种上述车用高阻尼石墨烯复合材料，按重量份数计算为：

所述的乙烯-乙酸乙烯树脂的VA含量为14-28％；

所述的马来酸酐接枝EVA接枝率为1.5％；

所述功能化石墨烯的制备方法如下：

(1)以氧化石墨粉为原料，称取150-200g石墨粉于2只2000mL的聚四氟乙烯球磨罐中，球磨时间为120h、球磨速度为500r/min，球磨运行方式：交替，运行时间与运行间隔时间比5∶1球磨结束后，得到的固体粉末为石墨烯；

(2)称取石墨烯溶于DMF中，超声分散，在磁力搅拌下缓慢加入LiAlH4，LiAlH4与石墨烯的质量比为1:4，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1.5％，加完之后继续反应4h，过滤，干燥后制备得到功能化的石墨烯。

一种车用高阻尼石墨烯复合材料的制备方法：具体包括如下步骤：

(1)将乙烯-乙酸乙烯树脂、EVA-g-MA、邻苯二甲酸二辛酯在密炼机中120℃混炼10min，转速为100转/min；

(2)将气相二氧化硅、凹凸棒土、功能化石墨烯、过氧化二异丙苯加入后，于100℃下混炼30min，转速为100转/min。

实施例2-4、对比例1-2与实施例1基本相同，不同之处在于表1。

表1

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

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种车用高阻尼石墨烯复合材料，其特征在于：所述的高阻尼材料组分包括乙烯-乙酸乙烯树脂（EVA）、马来酸酐接枝EVA（EVA-g-MA）、气相二氧化硅、填充剂、功能化石墨烯、增塑剂、交联剂。

2.如权利要求1所述的一种车用高阻尼石墨烯复合材料，其特征在于：所述的高阻尼材料的组成按照重量份数计算：

乙烯-乙酸乙烯树脂 50~80份

马来酸酐接枝EVA 10~30份

气相二氧化硅 5~10份

填充剂 20~50份

功能化石墨烯 5~10份

增塑剂 1~5份

交联剂 0.5~3份。

3.如权利要求1或2所述的一种车用高阻尼石墨烯复合材料，其特征在于：所述的乙烯-乙酸乙烯树脂的VA含量为14-28%。

4.如权利要求1或2所述的一种车用高阻尼石墨烯复合材料，其特征在于：所述的马来酸酐接枝EVA接枝率为1.5%。

5.如权利要求2所述的一种车用高阻尼石墨烯复合材料，其特征在于：所述的填充剂为凹凸棒土。

6.如权利要求2所述的一种车用高阻尼石墨烯复合材料，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁卞酯中的一种。

7.如权利要求2所述的一种车用高阻尼石墨烯复合材料，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2所述的一种车用高阻尼石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的方法为：

将乙烯-乙酸乙烯树脂、马来酸酐接枝EVA、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所述的一种车用高阻尼石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：

乙烯-乙酸乙烯树脂、马来酸酐接枝EVA、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100-120℃下混炼20-30min，转速为30-100转/min。