一种车用石墨烯阻尼材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于阻尼材料领域，特别涉及一种车用石墨烯阻尼材料及其制备方法。该石墨烯阻尼材料由聚合物弹性体、沥青树脂以及石墨烯组成，所述聚合物弹性体、沥青树脂以及石墨烯的质量比为50～90:5～50:5～15。将聚合物弹性体、沥青树脂、石墨烯在混合设备中经过共混后缓慢降温处理，压片成型，所得阻尼材料具有双连续互穿网络结构和粘弹性阻尼特性的双重吸声减振机理，在车用阻尼材料方面实现减振降噪，能够替代传统沥青阻尼板，具有环保等优点。具有环保等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种车用石墨烯阻尼材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻尼材料
，特别涉及一种车用石墨烯阻尼材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]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以往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。
[0003]如何降低汽车内部在运行过程中的噪声及振动，目前主要采用在车门夹层中间填充多层复合结构的高发泡橡塑材料或者沥青材料。但两种材料均缺陷明显：高发泡材料制造工艺复杂，而且各层之间由于热膨胀系数不同，出现层与层之间空隙以及剥离的现象，使得空隙不能填满，影响整体的隔音效果；而传统的沥青材料在使用过程中会挥发有毒的蔥、菲、芘等多环芳烃物质，影响车内人员的身体健康，因此随着人们健康意识的提高，绿色汽车成为未来汽车发展的必然趋势。
[0004]阻尼材料作为一种可以吸收振动机械能并转换为热能而耗散的材料，由于其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，在交通工具减振降噪方面具有非常好的应用前景。石墨烯作为一种新型的纳米碳材料，在复合材料中具有优异的力学性能、优异的导电和导热性能以及独特的二维结构，同时片状结构的石墨烯在复合材料形变过程中将产生更多的能量耗散，显著提高复合材料的阻尼性能。
[0005]本专利技术将石墨烯添加到聚合物弹性体和沥青树脂的混合体系中，形成一种具有高粘弹性的三维互穿网络结构的共混物，制备一种车用新型石墨烯阻尼材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种车用石墨烯阻尼材料及其制备方法，以克服现有技术的不足。为了实现该目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术的第一方面，提供了一种车用石墨烯阻尼材料，由聚合物弹性体、沥青树脂以及石墨烯组成。所述聚合物弹性体、沥青树脂以及石墨烯的质量比为50～90:5～50:5～15。
[0008]优选的，聚合物弹性体选自氢化丁苯橡胶、乙丙橡胶、氢化聚丁二烯橡胶、氢化丁基橡胶中的任意一种或几种的混合物。
[0009]进一步优选，氢化丁苯橡胶的氢化度为20％～90％，分子量为10000～100000；乙丙橡胶为结晶型或半结晶型橡胶，分子量为100000～200000；氢化聚丁二烯橡胶的氢化度为30％～90％，分子量为1000～8000；氢化丁基橡胶的氢化度为30％～95％，分子量为20000～80000。
[0010]进一步优选，沥青树脂为支链沥青或直链沥青；石墨烯层数为1层至10层，片径为3nm～10μm，最优选沥青树脂为直链沥青；石墨烯层数为3层，片径为3nm。
[0011]优选的，车用石墨烯阻尼材料的组成选自如下(1)～(4)任一项：
[0012]组成(1)，车用石墨烯阻尼材料由质量分数如下的材料组成：75％氢化丁苯橡胶、20％沥青树脂、5％石墨烯；
[0013]组成(2)，车用石墨烯阻尼材料由质量分数如下的材料组成：70％氢化聚丁二烯橡胶、25％沥青树脂、5％石墨烯；
[0014]组成(3)，车用石墨烯阻尼材料由质量分数如下的材料组成：55％氢化丁苯橡胶、15％氢化聚丁二烯橡胶、5％乙丙橡胶、15％沥青树脂、10％石墨烯；
[0015]组成(4)，车用石墨烯阻尼材料由质量分数如下的材料组成：70％氢化丁基橡胶、20％沥青树脂、10％石墨烯。
[0016]通过实验验证，上述配方的车用新型石墨烯阻尼材料的阻尼因子在0.36～0.52之间，均高于添加石墨烯之前的0.32。添加石墨烯后，材料的阻尼因子明显增加。
[0017]本专利技术的第二方面，提供了上述车用石墨烯阻尼材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0018]步骤1，预先将聚合物弹性体、沥青树脂用切刀和剪刀分别剪成粒径约为0.1cm～1cm的颗粒。将石墨烯加入至聚合物弹性体中，机械搅拌混合，然后投入到混合设备(密炼机或均质机)中，常温搅拌均匀；
[0019]步骤2，将沥青树脂加入至上述混有两种材料的混合设备中，常温搅拌均匀；
[0020]步骤3，将混合设备以1℃/min～5℃/min的升温速率边搅拌边升温至80℃～200℃，并保持搅拌1～3h；
[0021]步骤4，将上述混合均匀的物料以1℃/min～10℃/min的降温速率缓慢降至室温，出料。
[0022]步骤5，将步骤4得到的混合物料放在模具中压片成型，得到车用石墨烯阻尼材料。
[0023]本专利技术石墨烯阻尼材料所具有的技术优点主要体现在以下方面：
[0024]效果方面，石墨烯与聚合物弹性体具有非常好的分散性，同时聚合物弹性体与沥青树脂能形成非常均匀的三维互穿网络结构，具有非常好的粘弹性能。将本专利技术得到的粘弹材料作为中间层，两面贴付刚性的汽车板材或者装饰层作为约束层，形成三明治结构的约束阻尼形式，能有效的形成能量耗散，对汽车内部起到减震降噪的效果。将聚合物弹性体、沥青树脂、石墨烯在混合设备中经过共混后缓慢降温处理，压片成型，所得阻尼材料具有双连续互穿网络结构和粘弹性阻尼特性的双重吸声减振机理，在车用阻尼材料方面实现减振降噪，能够替代传统沥青阻尼板，且具有环保等优点。
[0025]制备方面，本专利技术材料制备过程中仅需要常温搅拌、升温、降温、压片成型几道工序，工艺条件温和，操作简单易实现。
具体实施方式
[0026]下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步解释。但应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0027]1、石墨烯阻尼材料制备
[0028]预先将氢化丁苯橡胶、乙丙橡胶、氢化聚丁二烯橡胶、氢化丁基橡胶、沥青树脂用切刀和剪刀分别剪成粒径约为0.1cm～1cm的颗粒。
[0029]按照表1所述配方，称取不同实施例所需组分物料。
[0030]加入称量好的氢化丁苯橡胶、乙丙橡胶、氢化聚丁二烯橡胶、氢化丁基橡胶中的一种或几种的混合物以及石墨烯，机械搅拌混合，然后投入到混合设备(密炼机或均质机)中，常温搅拌均匀；
[0031]将称量好的沥青树脂加入至上述混有两种材料的混合设备中，常温搅拌30min均匀；
[0032]将混合设备以1℃/min～5℃/min的升温速率边搅拌边升温至80℃～200℃，并保持搅拌1～2h；
[0033]将上述混合均匀的物料以1℃/min～10℃/min的降温速率缓慢降至室温，出料。
[0034]将上述制备的混炼胶放入模具中进行压片成型，出片。
[0035]2、阻尼因子检测
[0036]复合阻尼因子的测试方法如下：动态力学分析(DMA)在日本UBM公司的Rheogel
‑
E4000动态力学分析仪上进行。用CP
‑
25B冲片机制得尺寸为20mm
×
4mm...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车用石墨烯阻尼材料，其特征在于，由聚合物弹性体、沥青树脂以及石墨烯组成，所述聚合物弹性体、沥青树脂以及石墨烯的质量比为50～90:5～50:5～15。2.根据权利要求1所述的车用石墨烯阻尼材料，其特征在于：所述聚合物弹性体选自氢化丁苯橡胶、乙丙橡胶、氢化聚丁二烯橡胶、氢化丁基橡胶中的任意一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的车用石墨烯阻尼材料，其特征在于：所述氢化丁苯橡胶的氢化度为20％～90％，分子量为10000～100000；所述乙丙橡胶为结晶型或半结晶型橡胶，分子量为100000～200000；所述氢化聚丁二烯橡胶的氢化度为30％～90％，分子量为1000～8000；所述氢化丁基橡胶的氢化度为30％～95％，分子量为20000～80000。4.根据权利要求3所述的车用石墨烯阻尼材料，其特征在于：其中，所述沥青树脂为支链沥青或直链沥青；石墨烯层数为1层至10层，片径为3nm～10μm。5.根据权利要求4所述的车用石墨烯阻尼材料，其特征在于，所述车用石墨烯阻尼材料的组成选自如下(1)～(4)任一项：组成(1)，车用石墨烯阻尼材料由质量分数如下的材料组成：75％氢化丁苯橡胶、20％沥青树脂、5％石墨烯；组成(2)，车用石墨烯阻尼材料由质量分数如下的材料组成：70％氢化聚丁二烯橡胶、25％沥青树脂、5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹德明，
申请(专利权)人：上海利物盛纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：