本发明涉及水性阻尼涂料技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性水性阻尼涂料及其制备方法。
背景技术：
在高速行驶的车辆和运作的机械设备中，振动容易导致结构材料疲劳，严重时会导致材料断裂、零件脱落将可能影响材料的使用寿命，加大预防性维护难度。处于频繁振动的环境中工作的精密仪器、仪表，其精度易受到影响，为机车的安全运行留下安全隐患。长期处于振动及噪声环境中的工作人员，更容易产生疲劳、烦躁、情绪，因精力难以集中可能诱发严重安全事故。振动对于安全和周边环境的影响，远甚于噪声。噪声是由振动引起的，振动对安全构成的威胁很可能是灾难性的。相对而言，振动相当于原生灾害，噪声则属于次生灾害。
阻尼涂料是一种兼具减振降噪和隔声消音功能的涂料。可通过直接喷涂于振动部件表面而对振动抑制与噪声治理双管齐下，易于施工且易于维护，因而应用广泛。而其中水性阻尼涂料因其环保安全等特点，备受推崇。随着科技的发展，在要求其优异的附着力的基础上，对其在暴露在户外条件下的耐冲击性，耐盐雾性及其阻尼性能有更高的要求，以扩大水性阻尼涂料的应用范围。
技术实现要素：
鉴于此，有必要提供一种耐冲击、耐盐雾性及其阻尼性能好的石墨烯改性水性阻尼涂料及其制备方法。
一种石墨烯改性水性阻尼涂料，按重量份包括：
石墨烯改性丙烯酸乳液30-80份；
第一中和剂0.1-30份；
润湿剂0.1-10份；
分散剂0.1-10份；
石墨烯溶液3-50份；及
填料15-70份。
在其中一个实施例中，所述石墨烯改性丙烯酸乳液采用如下方法制备，包括以下步骤：
按重量份，将羧基化石墨烯1-6份和水1-8份，超声分散2-3h，得到石墨烯溶液；
按重量份，将甲基丙烯酸甲酯500-550份，丙烯酸丁酯400-450份，甲基丙烯酸10-30份，第一阴离子型乳化剂75-90份，非离子型乳化剂1-5份和水200-250份，搅拌混合，得到单体乳化液；
按重量份，将第二阴离子型乳化剂10-20份，反应型乳化剂1-5份，ph调节剂0.1-5份和水350-450份，混合均匀，得到初始料；
按重量份，将第一引发剂0.5-3份和水10-30份，混合均匀，得到第一引发剂溶液；
按重量份，将第二引发剂1-5份和水100-150份，混合均匀，得到第二引发剂溶液；
将所述初始料升温至75-85℃，加入所述第一引发剂溶液，5-10min后，加入制备的所述单体乳化液体积的5-25％，搅拌引发乳化反应；
待放热反应平稳后，分别同时滴加剩余的所述单体乳化液和所述第二引发剂溶液，保持反应温度75-85℃，约1.5-2.5h滴加完毕；
保温1-1.5h后，降温至0-70℃，缓慢加入氧化剂0.1-2份，反应15-30min，然后加入所述石墨烯溶液，反应15-30min；
冷却至30-50℃后，加入消泡剂，再加入第二中和剂调节ph＝7-8，即得所述石墨烯改性丙烯酸乳液。
在其中一个实施例中，所述第一阴离子型乳化剂为烷基硫酸盐；所述第二阴离子型乳化剂为烷基硫酸盐。
在其中一个实施例中，所述非离子型乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
在其中一个实施例中，所述反应型乳化剂为乙烯基磺酸钠。
在其中一个实施例中，所述第一引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种；所述第二引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述第一中和剂为二甲基乙醇胺；所述第二中和剂为氨水。
在其中一个实施例中，所述填料为气相二氧化硅，云母，木质纤维，轻钙，重钙，硅灰石粉，滑石粉，沉淀硫酸钡和氢氧化铝中的至少一种。
一种石墨烯改性水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：
在搅拌状态下，往石墨烯改性丙烯酸乳液中加入第一中和剂，搅拌5-10min；
在搅拌状态下，依次加入润湿剂和分散剂，搅拌5-10min；
分散状态下，加入石墨烯溶液及填料，搅拌20-30min，得到所述石墨烯改性水性阻尼涂料。
在其中一个实施例中，所述石墨烯改性丙烯酸乳液采用如下方法制备，包括以下步骤：
按重量份，将羧基化石墨烯1-6份和水1-8份，超声分散2-3h，得到石墨烯溶液；
按重量份，将甲基丙烯酸甲酯500-550份，丙烯酸丁酯400-450份，甲基丙烯酸10-30份，第一阴离子型乳化剂75-90份，非离子型乳化剂1-5份和水200-250份，搅拌混合，得到单体乳化液；
按重量份，将第二阴离子型乳化剂10-20份，反应型乳化剂1-5份，ph调节剂0.1-5份和水350-450份，混合均匀，得到初始料；
按重量份，将第一引发剂0.5-3份和水10-30份，混合均匀，得到第一引发剂溶液；
按重量份，将第二引发剂1-5份和水100-150份，混合均匀，得到第二引发剂溶液；
将所述初始料升温至75-85℃，加入所述第一引发剂溶液，5-10min后，加入制备的所述单体乳化液体积的5-25％，搅拌引发乳化反应；
待放热反应平稳后，分别同时滴加剩余的所述单体乳化液和所述第二引发剂溶液，保持反应温度75-85℃，约1.5-2.5h滴加完毕；
保温1-1.5h后，降温至0-70℃，缓慢加入氧化剂0.1-2份，反应15-30min，然后加入所述石墨烯溶液，反应15-30min；
冷却至30-50℃后，加入消泡剂，再加入第二中和剂调节ph＝7-8，即得所述石墨烯改性丙烯酸乳液。
上述石墨烯改性水性阻尼涂料中，石墨烯片是目前为止发现的力学强度最大的材料，通过化学连接的方式可以将石墨烯添加到丙烯酸乳液中，将丙烯酸单体接枝在石墨烯表面，改变了石墨烯物理添加的弊端，使其在涂料体系中分散更加均匀，不分离，以充分发挥其优势，增强涂料的机械性能，耐冲击、耐盐雾性及其阻尼性能好。石墨烯为片状结构，涂料施工后可以平展铺于基材表面，在涂层中形成稳定的微观阻尼结构，在外力冲击下，能与涂层本身组合形成约束阻尼结构，消耗更多的热量，进而提高涂料的复合损耗系数。并且石墨烯相当致密，能够填补各填料间的空隙，形成强度更大的防腐蚀层，该石墨烯改性水性阻尼涂料可耐受中性盐雾2000h。石墨烯在水性阻尼涂料中的添加，能够取代多种填料和部分乳液的作用，大大减少了其他乳液和填料的种类和用量。简化了涂料的生产工艺，提高生产效率。所需原料易获取，工艺简单，涂层的使用厚度为1-5mm，厚涂不流挂，施工方便，易于操作，产品附加值高。
上述石墨烯改性水性阻尼涂料的制备方法，在水性阻尼涂料中的添加，能够取代多种填料和部分乳液的作用，大大减少了其他乳液和填料的种类和用量。简化了涂料的生产工艺，提高生产效率。本发明所需原料易获取，工艺简单。采用上述方法制备的石墨烯改性水性阻尼涂料，可中性盐雾2000h。涂层的使用厚度为1-5mm，厚涂不流挂，施工方便，易于操作，产品附加值高。
附图说明
图1为一实施方式的石墨烯改性水性阻尼涂料的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一实施方式的石墨烯改性水性阻尼涂料，重量份包括：
石墨烯改性丙烯酸乳液30-80份；
第一中和剂0.1-30份；
润湿剂0.1-10份；
分散剂0.1-10份；
石墨烯溶液3-50份；及
填料15-70份。
其中，第一中和剂可以为二甲基乙醇胺。
润湿剂可以为硫酸系阴离子表面活性剂。具体的，润湿剂可以为脂肪醇硫酸酯盐和仲烷基硫酸酯盐中的至少一种。
分散剂可以为聚羧酸钠盐和聚丙烯酸盐中的至少一种。
石墨烯溶液中，石墨烯和水的质量比为1-6:1-8。
填料可以为气相二氧化硅，云母，木质纤维，轻钙，重钙，硅灰石粉，滑石粉，沉淀硫酸钡和氢氧化铝中的至少一种。
石墨烯改性丙烯酸乳液采用如下方法制备，包括以下步骤：
s110、按重量份，将羧基化石墨烯1-6份和水1-8份，超声分散2-3h，得到石墨烯溶液。
s120、按重量份，将甲基丙烯酸甲酯500-550份，丙烯酸丁酯400-450份，甲基丙烯酸10-30份，第一阴离子型乳化剂75-90份，非离子型乳化剂1-5份和水200-250份，搅拌混合，得到单体乳化液。
s120中，搅拌混合的搅拌速度可以为400-1000r/min。
其中，第一阴离子型乳化剂可以为烷基硫酸盐。非离子型乳化剂可以为脂肪醇聚氧乙烯醚。
s130、按重量份，将第二阴离子型乳化剂10-20份，反应型乳化剂1-5份，ph调节剂0.1-5份和水350-450份，混合均匀，得到初始料。
其中，第二阴离子型乳化剂可以为烷基硫酸盐。
反应型乳化剂可以为乙烯基磺酸钠。
ph调节剂可以为碳酸氢钠。
s140、按重量份，将第一引发剂0.5-3份和水10-30份，混合均匀，得到第一引发剂溶液。
其中，第一引发剂可以为过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。
s150、按重量份，将第二引发剂1-5份和水100-150份，混合均匀，得到第二引发剂溶液。
其中，第二引发剂可以为过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。
s160、将初始料升温至75-85℃，加入第一引发剂溶液，5-10min后，加入制备的单体乳化液体积的5-25％，搅拌引发乳化反应。
初始料的用量为s130制备的全部初始料。
s140制备的第一引发剂溶液全部加入初始料中。
单体乳化液为s120制备得到。
s170、待放热反应平稳后，分别同时滴加剩余的单体乳化液和第二引发剂溶液，保持反应温度75-85℃，约1.5-2.5h滴加完毕。
s150制备的第二引发剂溶液全部加入s170的步骤中。
s180、保温1-1.5h后，降温至0-70℃，缓慢加入氧化剂0.1-2份，反应15-30min，然后加入石墨烯溶液，反应15-30min。
氧化剂可以为叔丁基过氧化氢。
s110制备的石墨烯溶液全部加入至s180的步骤中。
s190、冷却至30-50℃后，加入消泡剂，再加入第二中和剂调节ph＝7-8，即得石墨烯改性丙烯酸乳液。
消泡剂可以为金属皂类和二氧化硅类消泡剂中的至少一种。消泡剂的加入量为0.1-10质量份。第二中和剂可以为氨水。第二中和剂只需加入少量。
上述石墨烯改性水性阻尼涂料中，石墨烯片是目前为止发现的力学强度最大的材料，通过化学连接的方式可以将石墨烯添加到丙烯酸乳液中，将丙烯酸单体接枝在石墨烯表面，改变了石墨烯物理添加的弊端，使其在涂料体系中分散更加均匀，不分离，以充分发挥其优势，增强涂料的机械性能，耐冲击、耐盐雾性及其阻尼性能。石墨烯为片状结构，涂料施工后可以平展铺于基材表面，在涂层中形成稳定的微观阻尼结构，在外力冲击下，能与涂层本身组合形成约束阻尼结构，消耗更多的热量，进而提高涂料的复合损耗系数。并且石墨烯相当致密，能够填补各填料间的空隙，形成强度更大的防腐蚀层，该石墨烯改性水性阻尼涂料可耐受中性盐雾2000h。石墨烯在水性阻尼涂料中的添加，能够取代多种填料和部分乳液的作用，大大减少了其他乳液和填料的种类和用量。简化了涂料的生产工艺，提高生产效率。所需原料易获取，工艺简单，涂层的使用厚度为1-5mm，厚涂不流挂，施工方便，易于操作，产品附加值高。
此外，还提供一实施方式的上述石墨烯改性水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：
s10、在搅拌状态下，往石墨烯改性丙烯酸乳液中加入第一中和剂，搅拌5-10min。
s10前，先将石墨烯改性丙烯酸乳液进行过滤。
s20、在搅拌状态下，依次加入润湿剂和分散剂，搅拌5-10min。
s30、分散状态下，加入石墨烯溶液及填料，搅拌20-30min，得到石墨烯改性水性阻尼涂料。
s30中，搅拌速度可以为500-1200r/min。
上述石墨烯改性水性阻尼涂料的制备方法中，石墨烯改性丙烯酸乳液的制备方法如上所述，在此不再赘述。第一中和剂、润湿剂、分散剂和填料的用量和种类均如上所述，在此不再赘述。
上述石墨烯改性水性阻尼涂料的制备方法具有以下优点：
1、在石墨烯改性丙烯酸乳液制备中，在氧化还原反应阶段，用羧化的石墨烯作为还原剂，通过氧化还原反应在石墨烯表面形成引发单体聚合，从而成功将丙烯酸单体接枝在石墨烯表面。
2、通过化学连接的方式将石墨烯添加到丙烯酸乳液中，并应用到涂料的制备。改变了石墨烯物理添加的弊端，使其在涂料体系中分散更加均匀，不分离，以充分发挥其优势，增强涂料的机械性能。
3、石墨烯片是目前为止发现的力学强度最大的材料。在水性阻尼涂料中的添加，能够取代多种填料和部分乳液的作用，大大减少了其他乳液和填料的种类和用量。简化了涂料的生产工艺，提高生产效率。
4、本发明所需原料易获取，工艺简单。
5、石墨烯为片状结构，涂料施工后可以平展铺于基材表面，在涂层中形成稳定的微观阻尼结构，在外力冲击下，能与涂层本身组合形成约束阻尼结构，消耗更多的热量，进而提高涂料的复合损耗系数。并且石墨烯相当致密，能够填补各填料间的空隙，形成强度更大的防腐蚀层，该石墨烯改性水性阻尼涂料可耐受中性盐雾2000h。。涂层的使用厚度为1-5mm，厚涂不流挂，施工方便，易于操作，产品附加值高。
下面为具体实施例部分。
实施例1
本实施例中的石墨烯改性水性阻尼涂料，包括石墨烯改性丙烯酸乳液30g；第一中和剂二甲基乙醇胺0.1g；润湿剂脂肪醇硫酸酯盐0.1g；分散剂聚羧酸钠盐0.1g；石墨烯溶液15g；及填料木质纤维5g。
其中，石墨烯改性丙烯酸乳液采用的制备方法如下：
将羧基化石墨烯1g和水1g超声分散2h，得到石墨烯溶液。
将甲基丙烯酸甲酯500g，丙烯酸丁酯400g，甲基丙烯酸10g，阴离子型乳化剂烷基硫酸盐75g，非离子型乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚1g和水200g快速搅拌混合，得到单体乳化液。
将阴离子乳化剂烷基硫酸盐10g，反应型乳化剂乙烯基磺酸钠1g，ph调节剂碳酸氢钠0.1g和水350g混合均匀，得到初始料。
将第一引发剂过硫酸铵0.5g和水10g混合均匀，得到第一引发剂溶液。
将第二引发剂过硫酸钾1g和水100g混合均匀，得到第二引发剂溶液。
将制备的全部初始料升温至75℃，加入制备的全部第一引发剂溶液，5min后，加入制备的单体乳化液体积的5％，搅拌引发乳化反应。
待放热反应平稳后，分别同时滴加剩余的单体乳化液和制备的全部第二引发剂溶液，保持反应温度75-85℃，约1.5h滴加完毕。
保温1h后，降温至0℃，缓慢加入氧化剂叔丁基过氧化氢0.1g，反应15min，然后加入制备的全部石墨烯溶液，反应15min。
冷却至30℃后，加入金属皂类消泡剂2g，再加入第二中和剂氨水调节ph＝7，即得石墨烯改性丙烯酸乳液。
本实施例中的石墨烯改性水性阻尼涂料采用如下方法制备：
将石墨烯改性丙烯酸乳液进行过滤后，在搅拌状态下，往10g石墨烯改性丙烯酸乳液中加入第一中和剂二甲基乙醇胺0.1g，搅拌5min。
在搅拌状态下，依次加入润湿剂脂肪醇硫酸酯盐0.1g和分散剂聚羧酸钠盐0.1g，搅拌5min。
高速分散状态下，加入石墨烯溶液15g及填料木质纤维5g，搅拌20min，得到石墨烯改性水性阻尼涂料。
实施例1制备的石墨烯改性水性阻尼涂料的性能如下：
实施例2
本实施例中的石墨烯改性水性阻尼涂料，包括石墨烯改性丙烯酸乳液80g；第一中和剂二甲基乙醇胺10g；润湿剂仲烷基硫酸酯盐5g；分散剂聚丙烯酸盐5g；石墨烯溶液50g；及填料滑石粉70g。
其中，石墨烯改性丙烯酸乳液采用的制备方法如下：
将羧基化石墨烯6g和水8g超声分散3h，得到石墨烯溶液。
将甲基丙烯酸甲酯550g，丙烯酸丁酯450g，甲基丙烯酸30g，阴离子型乳化剂烷基硫酸盐90g，非离子型乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚5g和水250g快速搅拌混合，得到单体乳化液。
将阴离子乳化剂烷基硫酸盐20g，反应型乳化剂乙烯基磺酸钠5g，ph调节剂碳酸氢钠5g和水450g混合均匀，得到初始料。
将第一引发剂过硫酸铵3g和水30g混合均匀，得到第一引发剂溶液。
将第二引发剂过硫酸钾5g和水150g混合均匀，得到第二引发剂溶液。
将制备的全部初始料升温至85℃，加入制备的全部第一引发剂溶液，10min后，加入制备的单体乳化液体积的25％，搅拌引发乳化反应。
待放热反应平稳后，分别同时滴加剩余的单体乳化液和制备的全部第二引发剂溶液，保持反应温度85℃，约2.5h滴加完毕。
保温1.5h后，降温至70℃，缓慢加入氧化剂叔丁基过氧化氢2g，反应30min，然后加入制备的全部石墨烯溶液，反应30min。
冷却至30-50℃后，加入消泡剂二氧化硅类消泡剂8g，再加入第二中和剂氨水调节ph＝8，即得石墨烯改性丙烯酸乳液。
将石墨烯改性丙烯酸乳液进行过滤后，在搅拌状态下，往60g石墨烯改性丙烯酸乳液中加入第一中和剂二甲基乙醇胺30g，搅拌10min。
在搅拌状态下，依次加入润湿剂仲烷基硫酸酯盐10g和分散剂聚丙烯酸盐10g，搅拌10min。
高速分散状态下，加入石墨烯溶液50g及填料滑石粉70g，搅拌30min，得到石墨烯改性水性阻尼涂料。
实施例2制备的石墨烯改性水性阻尼涂料的性能如下：
实施例3
本实施例中的石墨烯改性水性阻尼涂料，包括石墨烯改性丙烯酸乳液50g；第一中和剂二甲基乙醇胺2g；润湿剂仲烷基硫酸酯盐3g；分散剂聚丙烯酸盐3g；石墨烯溶液25g；及填料云母15g，沉淀硫酸钡45g。
其中，石墨烯改性丙烯酸乳液采用的制备方法如下：
将羧基化石墨烯3g和水6g超声分散3h，得到石墨烯溶液。
将甲基丙烯酸甲酯525g，丙烯酸丁酯425g，甲基丙烯酸20g，阴离子型乳化剂烷基硫酸盐80g，非离子型乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚2g和水230g快速搅拌混合，得到单体乳化液。
将阴离子乳化剂烷基硫酸盐15g，反应型乳化剂乙烯基磺酸钠2g，ph调节剂碳酸氢钠1g和水400g混合均匀，得到初始料
将第一引发剂过硫酸铵1g和水20g混合均匀，得到第一引发剂溶液。
将第二引发剂过硫酸钾3g和水125g混合均匀，得到第二引发剂溶液。
将制备的全部初始料升温至80℃，加入制备的全部第一引发剂溶液，8min后，加入制备的单体乳化液体积的15％，搅拌引发乳化反应。
待放热反应平稳后，分别同时滴加剩余的单体乳化液和制备的全部第二引发剂溶液，保持反应温度80℃，约2h滴加完毕。
保温1.5h后，降温至50℃，缓慢加入氧化剂叔丁基过氧化氢1g，反应20min，然后加入制备的石墨烯溶液，反应20min。
冷却至40℃后，加入消泡剂二氧化硅类消泡剂3g，再加入第二中和剂氨水调节ph＝7.5，即得石墨烯改性丙烯酸乳液。
将石墨烯改性丙烯酸乳液进行过滤后，在搅拌状态下，往50g石墨烯改性丙烯酸乳液中加入第一中和剂二甲基乙醇胺2g，搅拌7min。
在搅拌状态下，依次加入润湿剂仲烷基硫酸酯盐3g和分散剂聚丙烯酸盐3g，搅拌7min。
高速分散状态下，加入石墨烯溶液25g及填料填料云母15g，沉淀硫酸钡45g，搅拌25min，得到石墨烯改性水性阻尼涂料。
实施例3制备的石墨烯改性水性阻尼涂料的性能如下：
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。