CN116574360B - 一种碳纳米管减振降噪材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于减振降噪材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管减振降噪材料及制备方法，碳纳米管减振降噪材料，由以下原料制成：环氧树脂E44、改性碳纳米管、改性UiO‑66‑NH2、固化剂、十二烷基硫酸钠；改性碳纳米管包括以下原料制成：碳纳米管、苯乙烯、过硫甲酸和十二烷基硫酸钠；改性UiO‑66‑NH2包括以下原料制成：UiO‑66‑NH2、甲基丙烯酸酐、三乙胺和二氯甲烷。本发明提供的改性碳纳米管明显提高了材料的减振和降噪性能，说明改性碳纳米管的分散性和相容性得到显著的改善，并且改性碳纳米管和改性UiO‑66‑NH2共同存在，起到的效果更好，制备出具有宽温域的减振降噪性能优异的减振降噪材料。
Description
技术领域
本发明属于减振降噪材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管减振降噪材料及制备方法。
背景技术
随着社会的发展，在人们工作和生活的环境中，机械设备和人类活动产生的振动噪声越来越严重，严重危害到人们的身心健康，因此，降低振动噪声是目前急需解决的难题。通常降低振动及噪声问题的方法包括在人们生活和工作的场所及机械设备上使用减振降噪涂料。
碳纳米管是直径几纳米、长几微米的中空管，具有较大的比表面积和优异的力学性能，应用在减振降噪材料中，可以提高材料的降噪性能。
但是也因为碳纳米管的比表面积较大，表面能较高，其在聚合物中易团聚，分散性较差，相容性不好，限制了碳纳米管对减振降噪材料性能的提升，造成减振降噪材料达不到理想的减振降噪效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种碳纳米管减振降噪材料及制备方法，解决碳纳米管在聚合物中易团聚，分散性和相容性较差的问题，提高材料的减振降噪性能。
本发明提供的一种碳纳米管减振降噪材料，包括以下质量百分比的原料制成：
环氧树脂E44 56%-70%、改性碳纳米管3.6%-6%、改性UiO-66-NH2 2%-5%、固化剂12%-16%、十二烷基硫酸钠0.2%-0.5%，其余为水；
所述改性碳纳米管包括以下原料制成：
碳纳米管、苯乙烯、过硫甲酸和十二烷基硫酸钠；
所述改性UiO-66-NH2包括以下原料制成：UiO-66-NH2、甲基丙烯酸酐、三乙胺和二氯甲烷；
所述固化剂为二乙烯三胺或多乙烯多胺。
可选地，所述改性碳纳米管包括以下质量百分比的原料制成：
碳纳米管0.5%-1.0%、苯乙烯45%-55%、过硫甲酸0.8%-1.2%、十二烷基硫酸钠2%-4%，其余为水。
可选地，所述改性碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
按质量百分比称取碳纳米管、苯乙烯、过硫甲酸和十二烷基硫酸钠，先将碳纳米管、过硫甲酸和十二烷基硫酸钠混合在水中，得混悬液；将混悬液边升温边加入苯乙烯，反应一段时间，过滤，洗涤、滤干，干燥，得改性碳纳米管。
可选地，所述混悬液升温至不低于80℃，反应时间2-3h。
可选地，改性碳纳米管制备方法中洗涤和干燥的条件为：水洗2-3次，真空干燥箱中50℃下干燥不低于12 h。
可选地，所述改性UiO-66-NH2的制备方法包括以下步骤：
称取UiO-66-NH2和三乙胺加入二氯甲烷中，分散混合，再加入甲基丙烯酸酐，然后持续混合不超过24h，过滤，洗涤，干燥，得改性UiO-66-NH2；
所述UiO-66-NH2、三乙胺和甲基丙烯酸酐的质量比为10：（0.6-0.8）：（1-1.2）。
本发明提供的一种碳纳米管减振降噪材料的制备方法，包括以下步骤：
按质量百分比称取各原料，先将改性碳纳米管、改性UiO-66-NH2、固化剂和十二烷基硫酸钠，加入水中持续搅拌，再缓慢加入环氧树脂E44，混合均匀，将涂料喷涂或刷涂或倒入模具固化，干燥，得到碳纳米管减振降噪材料。
可选地，干燥条件为：60℃下烘干，时间不超过24h。
本发明的有益效果是，本发明提供的改性碳纳米管明显提高了材料的减振和降噪性能，并且改性碳纳米管和改性UiO-66-NH2 共同存在，起到的效果更好，改性UiO-66-NH2可以提高材料的复合损耗因数大于0.4的温度范围，制备出具有宽温域的减振降噪性能优异的减振降噪材料，可以应用于涂料、减振垫和降噪板等领域。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例1
改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：
按质量百分比称取碳纳米管0.8%、苯乙烯50%、过硫甲酸1.0%、十二烷基硫酸钠2%，其余为水，先将碳纳米管、过硫甲酸和十二烷基硫酸钠混合分散在水中，得混悬液；将混悬液边升温至80℃，边加入苯乙烯，反应3h，过滤，水洗3次、滤至不滴水，真空干燥箱中50℃下干燥12 h，得改性碳纳米管。
改性UiO-66-NH2的制备方法，包括以下步骤：
按质量百分比，称取UiO-66-NH2 68.5%和三乙胺4.2%加入二氯甲烷20.6%中，分散混合，再加入甲基丙烯酸酐6.7%，然后持续混合20h，过滤，二氯甲烷洗涤2次，滤至不滴液，真空干燥箱中50℃下干燥8h，得改性UiO-66-NH2。
碳纳米管减振降噪材料的制备方法，包括以下步骤：
按质量百分比称取各原料，先将改性碳纳米管4%、改性UiO-66-NH2 2%、二乙烯三胺12%、十二烷基硫酸钠0.2%和水21.8%，持续搅拌分散后，再缓慢加入环氧树脂E44 60%，混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到碳纳米管减振降噪材料。
实施例2
碳纳米管减振降噪材料的制备方法，包括以下步骤：
按质量百分比称取实施例1的改性碳纳米管6%、实施例1的改性UiO-66-NH2 2%、二乙烯三胺12%、十二烷基硫酸钠0.2%和水19.8%，持续搅拌分散后，再缓慢加入环氧树脂E4460%，混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到碳纳米管减振降噪材料。
实施例3
碳纳米管减振降噪材料的制备方法，包括以下步骤：
按质量百分比称取实施例1的改性碳纳米管4%、实施例1的改性UiO-66-NH2 5%、二乙烯三胺12%、十二烷基硫酸钠0.2%和水18.8%，持续搅拌分散后，再缓慢加入环氧树脂E4460%，混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到碳纳米管减振降噪材料。
实施例4
碳纳米管减振降噪材料的制备方法，包括以下步骤：
按质量百分比称取各原料，先将实施例1的改性碳纳米管8%、实施例1的改性UiO-66-NH2 2%、二乙烯三胺12%、十二烷基硫酸钠0.2%和水21.8%，持续搅拌分散后，再缓慢加入环氧树脂E44 60%，混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到碳纳米管减振降噪材料。
实施例5
碳纳米管减振降噪材料的制备方法，包括以下步骤：
按质量百分比称取实施例1的改性碳纳米管4%、实施例1的改性UiO-66-NH2 5%、多乙烯多胺16%、十二烷基硫酸钠0.2%和水18.8%，持续搅拌分散后，再缓慢加入环氧树脂E4456%，混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到碳纳米管减振降噪材料。
对比例1
按质量百分比称取各原料，固化剂12%、十二烷基硫酸钠0.2%和环氧树脂E44 60%，依次加入水21.8%中，持续搅拌混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到减振降噪材料。
对比例2
按质量百分比称取未改性的碳纳米管4%、未改性的UiO-66-NH2 2%、二乙烯三胺12%、十二烷基硫酸钠0.2%和水21.8%，持续搅拌分散后，再缓慢加入环氧树脂E44 60%，混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到碳纳米管减振降噪材料。
对比例3
按质量百分比称取实施例1的改性碳纳米管4%、未改性的UiO-66-NH2 2%、二乙烯三胺12%、十二烷基硫酸钠0.2%和水21.8%，持续搅拌分散后，再缓慢加入环氧树脂E44 60%，混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到碳纳米管减振降噪材料。
对比例4
按质量百分比称取实施例1的改性碳纳米管4%、二乙烯三胺12%、十二烷基硫酸钠0.2%和水23.8%，持续搅拌分散后，再缓慢加入环氧树脂E44 60%，混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到碳纳米管减振降噪材料。
对比例5
按质量百分比称取未改性的碳纳米管4%、实施例1的改性UiO-66-NH2 2%、二乙烯三胺12%、十二烷基硫酸钠0.2%和水21.8%，持续搅拌分散后，再缓慢加入环氧树脂E44 60%，混合均匀，将涂料倒入模具固化，厚度为0.5mm，60℃下烘干24h，得到碳纳米管减振降噪材料。
上述实施例和对比例所得涂层进行耐水性、附着力和降噪性能测试，按照标准GB/T 1733-93测试样板表面涂层耐水情况，水浸24 h；按照GB/T9286-1998标准进行测试涂层附着力；按照GBT 16406-1996标准测试阻尼减振性能；降噪性能测试：将各实施例和对比例所得减振降噪材料，拼接成大小相同的方盒，噪声源置于其内，利用噪音计距离方盒2米处测试。结果见表1。
表1
通过表1的测试结果可知，本发明提供的改性碳纳米管明显提高了材料的减振和降噪性能，并且改性碳纳米管和改性UiO-66-NH2共同存在，起到的效果更好，通过对比例3和4与实施例1-3的比较可知，改性UiO-66-NH2可以拓宽材料的复合损耗因数大于0.4的温度范围，制备出具有宽温域的减振降噪性能优异的减振降噪材料，可以应用于涂料、减振垫和降噪板等领域。
通过实施例4可知，在改性碳纳米管加入量达到8%时，最大复合损耗因数明显降低，复合损耗因数大于0.4的性能消失，且减振降噪的性能明显下降。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的保护范围限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请中一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种碳纳米管减振降噪材料，其特征在于，包括以下质量百分比的原料制成：
环氧树脂E44 56%-70%、改性碳纳米管3.6%-6%、改性UiO-66-NH2 2%-5%、固化剂12%-16%、十二烷基硫酸钠0.2%-0.5%，其余为水；
所述改性碳纳米管包括以下原料制成：
碳纳米管、苯乙烯、过硫甲酸和十二烷基硫酸钠；
所述改性UiO-66-NH2包括以下原料制成：UiO-66-NH2、甲基丙烯酸酐、三乙胺和二氯甲烷；
所述固化剂为二乙烯三胺或多乙烯多胺；
所述改性碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
按质量百分比称取碳纳米管、苯乙烯、过硫甲酸和十二烷基硫酸钠，先将碳纳米管、过硫甲酸和十二烷基硫酸钠混合在水中，得混悬液；将混悬液边升温边加入苯乙烯，反应一段时间，过滤，洗涤、滤干，干燥，得改性碳纳米管；
所述改性UiO-66-NH2的制备方法包括以下步骤：
称取UiO-66-NH2和三乙胺加入二氯甲烷中，分散混合，再加入甲基丙烯酸酐，然后持续混合不超过24h，过滤，洗涤，干燥，得改性UiO-66-NH2；
所述UiO-66-NH2、三乙胺和甲基丙烯酸酐的质量比为10：（0.6-0.8）：（1-1.2）。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管减振降噪材料，其特征在于，所述改性碳纳米管包括以下质量百分比的原料制成：
碳纳米管0.5%-1.0%、苯乙烯45%-55%、过硫甲酸0.8%-1.2%、十二烷基硫酸钠2%-4%，其余为水。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管减振降噪材料，其特征在于，所述混悬液升温至不低于80℃，反应时间2-3h。
4. 根据权利要求1所述的碳纳米管减振降噪材料，其特征在于，所述改性碳纳米管的制备方法中洗涤和干燥的条件为：水洗2-3次，真空干燥箱中50℃下干燥不低于12 h。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的碳纳米管减振降噪材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按质量百分比称取各原料，先将改性碳纳米管、改性UiO-66-NH2、固化剂和十二烷基硫酸钠，加入水中持续搅拌，再缓慢加入环氧树脂E44，混合均匀，将涂料喷涂或刷涂或倒入模具固化，干燥，得到碳纳米管减振降噪材料。
6.根据权利要求5所述的碳纳米管减振降噪材料的制备方法，其特征在于，干燥条件为：60℃下烘干，时间不超过24h。
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