[发明专利]具有环境友好高阻尼性能的纳米复合材料、其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有环境友好高阻尼性能的纳米复合材料、其制备方法和应用，属于功能高分子材料、功能复合材料领域。具体步骤为：将氧化石墨烯、羟基功能化碳纳米管进行表面硅烷化改性，再与丁腈橡胶粉末和聚醋酸乙烯酯颗粒、抗氧化剂共混，通过双螺杆挤出机复合挤出，造粒，获得由石墨烯与碳纳米管复合丁腈橡胶‑聚醋酸乙烯酯阻尼材料。本发明制备的纳米复合阻尼材料具有宽温域、高阻尼系数的特点，可用汽车、火车、地铁内饰的减振降噪；所述合成方法简单易行，原料均可工业化生产，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于功能高分子材料、功能复合材料领域，尤其是一种具有环境友好高阻尼性能的纳米复合材料、其制备方法和应用。

背景技术

现代工业、航空航天、交通运输领域的快速发展，噪音与振动问题日益严重。噪声影响机械的产品精度、缩短机械零部件使用寿命、危害人们的身心健康。车内的噪声与振动直接影响乘坐的舒适性。为此，世界各大汽车公司都相应制订了严格的标准，车内噪声控制成为汽车领域重要的研究方向之一。塑料体系有聚醚型聚氨酯（PUR）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚酯、环氧树脂（EP）、互穿网络聚合物（IPN），以及金属粉、陶瓷粉、玻璃微珠填充高分子材料。橡胶体系有天然橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶等合成橡胶。减振涂料包括PUR、丙烯酸酯类、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、沥青等。汽车行进中的振动及噪音主要来自于发动机、轮胎、悬挂系统及风阻等区域。以汽车底盘为例，钢板厚度多在0.8~1.2 mm之间，其自身的损耗因子约为0.0001~0.0006，用于车身结构后约为0.003~0.03，不足以满足抗振减噪要求，需要加装阻尼片。目前阻尼片多用沥青板材，在低温下发脆，阻尼性能也不好，难以满足长期使用。丁基橡胶是一种环保型的橡胶阻尼材料，车辆的部位和震动频率不同，每个地方阻尼片的材质是不一样的，丁基胶在某些部位是沥青很好的替代材料，但在很多地方还无法取代。丁基胶的质地太软，汽车制造设备在铺装的时候较为麻烦。在一些需要较好强度的地方，丁基橡胶无能为力。

利用丁苯橡胶与聚醋酸乙烯酯优异的宽温域高阻尼性能，将其按照一定比例复合，同时为提高阻尼材料的力学性能，通过石墨烯与碳纳米管进行增强改性，所得到的环境友好型高阻尼聚合物材料将在汽车、火车、地铁、机器设备的减震抗噪方面具有广泛应用。

发明内容

发明目的：提供一种具有环境友好高阻尼性能的纳米复合材料、其制备方法和应用，将氧化石墨烯、羟基功能化碳纳米管进行表面硅烷化改性，再与丁腈橡胶粉末和聚醋酸乙烯酯颗粒、抗氧化剂共混，通过双螺杆挤出机复合挤出，造粒，获得由石墨烯与碳纳米管复合丁腈橡胶-聚醋酸乙烯酯阻尼材料。本发明将商品化的氧化石墨烯、碳纳米管进行表面改性，与商品化的丁腈橡胶粉末、聚醋酸乙烯酯颗粒以及抗氧化剂进行复合，双螺杆挤出、造粒，获得环境友好的高阻尼性能的纳米复合材料。

技术方案：一种具有环境友好高阻尼性能的纳米复合材料的制备方法，其具体步骤如下：

步骤一、氧化石墨烯和羟基功能化碳纳米管改性：

分别将氧化石墨烯、羟基功能化碳纳米管用其质量百分数为0.5-5%的硅烷偶联剂进行表面修饰改性；

步骤二、共混、造粒：

将1-6%质量百分数的硅烷偶联剂进行表面改性后的石墨烯与碳纳米管，与丁腈橡胶粉末和聚醋酸乙烯酯颗粒、抗氧化剂共混，通过双螺杆挤出机复合挤出，造粒，获得由石墨烯与碳纳米管复合丁腈橡胶-聚醋酸乙烯酯阻尼材料。

本发明中，所述氧化石墨烯是单层氧化石墨烯、双层氧化石墨烯、三层氧化石墨烯中的一种或几种。

本发明中，所述羟基功能化碳纳米管是单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或几种。

本发明中，所述硅烷偶联剂是KH540，KH550，KH560，KH602中的一种或几种。

本发明中，所述抗氧化剂是芳胺、受阻酚、亚磷酸酯中的一种或几种。