CN101041755A - 一种具有高隔声、低密度的水性阻尼涂料及其制备方法 - Google Patents
一种具有高隔声、低密度的水性阻尼涂料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种具有高隔声、低密度的水性阻尼涂料及其制备方法。以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，在常温下通过搅拌混合后获得水性阻尼涂料，包括以下步骤：(1).将水性苯丙乳液、水性聚氨酯和各种橡胶乳液的一种乳液或多种按照重量比例配比，然后溶解于水中，其在水溶液中的固含量为20～60％，搅拌混合后即获得水性乳液混合物；(2).将粉末状填料，按照一定重量比例配比，然后加入先前配制的水性乳液中，高速搅拌混合后，再在该水溶液中加入分散剂和消泡剂，最后用增稠剂调节稠度，即获得水性阻尼涂料。
Description
技术领域
本发明提供一种具有高隔声、低密度的水性阻尼涂料，主要可以用于振动基体的减振降噪，并能使所获的高分子材料具有较好物理机械性能和抗老化性能。
背景技术
阻尼涂料是利用高分子材料所具有的粘弹性能，吸收一部分的振动能，再以热的形式释放出来(即力学损耗)，从而达到减小振幅，降低振动，抑制噪声的目的。然而传统涂料无论在制造过程和施工应用过程中均有大量的有毒有害废气、废水的排放，对环境、大气以及水资源造成污染。水性阻尼涂料是一种以水为主要分散溶剂，以无机物和有机物为填料，不含有毒有机溶剂的环保涂料。由于水性阻尼涂料同时具有良好的耐燃性，高附着力，耐腐蚀性，耐老化性、高阻尼性能且成本低廉等优点，目前正被广泛应用在汽车，火车，轮船，飞机，工程机械和其他民用电器领域，起到隔声，吸声，制振和保温作用。
阻尼涂料能够起到阻尼制振效果，主要取决于涂层中填料之间，高分子与填料之间以及高分子与高分子之间的相互作用，它们之间作用的强弱直接影响材料的阻尼效能。之前所报道的文献和公布的专利无机填料在水性阻尼涂料中所占的比例较高，而高分子在涂层中所占的比例低并且所起的作用往往是粘接体和基体的作用，这使水性阻尼涂料的阻尼值往往比较低，而且阻尼值尤其是低温区域的阻尼值比较小，影响了水性阻尼涂料的实际使用。众所周知，高分子材料由于分子链间的相互作用使其在某些条件下具备很高的阻尼效果和强度，因此控制高分子材料在水性涂料中比例，使水性涂料同时具备高的阻尼值和宽的阻尼温域，这一直科研人员着力研究的关键性问题。
发明内容
本发明的目的克服上述缺点而提供一种具有高隔声、低密度和易于施工的特点的水性阻尼涂料。
本发明的另一目的在于提供该类水性阻尼涂料的生产方法。
本发明的目的是通过下面的技术实施方案实现的。一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶10～100份粉末橡胶填料∶10～40份无机填料∶0～20份粉末阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
其中，所述的水性乳液是水性苯丙乳液、水性聚氨酯和各种橡胶乳液(如天然胶乳、氯丁胶乳)的一种乳液或多种按照任意重量比例配比，然后溶解于水中，加入表面活性剂和消泡剂搅拌混合后即获得的；所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、N-甲基吡咯烷酮、烷基溴化铵或月桂基硫酸钠等；消泡剂为水性消泡剂。表面活性剂的添加量为100份乳液0.3～2份表面活性剂；消泡剂的添加量为100份乳液0.3～2份消泡剂。
所述的粉末橡胶是各种粉末状的橡胶，为各种目数的粉末天然橡胶、粉末合成橡胶；包括天然橡胶、溴化丁基橡胶。
所述的无机填料是层状硅酸盐类、碳酸钙类等无机物，其中，层状硅酸盐类为各种目数云母类、蒙脱土类；碳酸钙类为各种目数的轻质碳酸钙和重质碳酸钙。
所述的粉末阻燃剂为三氧化二锑、氯化石蜡、红磷、氢氧化铝、氢氧化镁和含溴阻燃剂等。
所述的涂料助剂为常规的水性分散剂、水性消泡剂和增稠剂。
本发明水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：将水性苯丙乳液、水性聚氨酯和各种橡胶乳液的一种乳液或多种按照任意重量配比，然后溶解于水中，使其在水溶液中的固含量为20～60％，搅拌混合后即获得水性乳液混合物；
(2).填料的加入：将粉末状填料，包括粉末橡胶和粉末阻燃剂(如层状硅酸盐类、碳酸钙类等无机物、粉末橡胶和阻燃剂等)，按照一定重量比例配比，然后加入先前配制的水性乳液中，高速搅拌混合后，再在该水溶液中加入占水溶液总重量0.05～2.0％的分散剂和消泡剂，最后用增稠剂调节稠度，即获得水性阻尼涂料。
本发明采用粉末橡胶为主要填料，可以通过调节无机填料和橡胶填料的比例来控制涂料当中连续相和分散相的软硬比例，从而使水性阻尼涂料具备更高的阻尼值，在适当的比例下获得的水性阻尼涂料同时具有宽的阻尼温域和适当的玻璃化转变温度，与现有技术相比，含有粉末橡胶填料的水性阻尼涂料，因为其生产工艺简单易行，在降低材料的密度的情况下，仍具高阻尼，宽温域的特点，使其在施工成本、系统维护等经济性上具有更好的竞争力。根据本发明制作的阻尼涂料使用丹麦B&K公司声学测试仪器，在温度为25℃条件下检测，大管测试(100～1600Hz)产品的隔声量平均值达到10dB以上。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶70份粉末橡胶填料∶38.8份无机填料∶14份粉末阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：按重量配比，将70份苯丙乳液溶解于水中，完全溶解于100份水中后得水溶液，再在该水溶液中按照100份水溶液加入十二烷基磺酸钠0.3份，水性消泡剂0.3份，搅拌溶解后即得；
(2).填料的加入：按重量配比，将粉末天然橡胶70份、50目云母粉28份、200目云母粉5.4份、重质碳酸钙5.4份、氢氧化铝或氢氧化镁14份加入到水性乳液中，再加入占水溶液总重量0.05的分散剂和消泡剂，最后用0.3～0.6份增稠剂调节稠度，高速搅拌分散即得水性阻尼涂料。
实施例2
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶100份粉末橡胶填料∶14份无机填料∶10份粉末阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：按重量配比，将50份水性聚氨酯溶解于水中，完全溶解于100份水中后得水溶液，再在该水溶液中按照100份水溶液加入N-甲基吡咯烷酮0.9份，水性消泡剂0.9份，搅拌溶解后即得；
(2).填料的加入：按重量配比，将粉末天然橡胶100份、50目云母粉11份、200目云母粉1份、重质碳酸钙1份、三氧化二锑10份加入到水性乳液中，再加入占水溶液总重量0.05的分散剂和消泡剂，最后用0.3～0.9份增稠剂调节稠度，高速搅拌分散即得水性阻尼涂料。
实施例3
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶100份粉末橡胶填料∶10份无机填料∶20份粉末阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：按重量配比，将50份水性聚氨酯溶解于水中，完全溶解于100份水中后得水溶液，再在该水溶液中按照100份水溶液加入十二烷基磺酸钠0.9份，水性消泡剂0.9份，搅拌溶解后即得；
(2).填料的加入：按重量配比，将粉末天然橡胶100份、50目云母粉8份、200目云母粉1份、重质碳酸钙1份、氯化石蜡或红磷20份加入到水性乳液中，再加入占水溶液总重量0.05的分散剂和消泡剂，最后用0.3～0.9份增稠剂调节稠度，高速搅拌分散即得水性阻尼涂料。
实施例4
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶80份粉末橡胶填料∶15份无机填料∶6份粉末阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：按重量配比，将50份天然胶乳溶解于水中，完全溶解于100份水中后得水溶液，再在该水溶液中按照100份水溶液加入十二烷基磺酸钠0.5份，水性消泡剂0.6份，搅拌溶解后即得；
(2).填料的加入：按重量配比，将粉末天然橡胶80份、50目云母粉11份、200目云母粉3份、重质碳酸钙1份、氢氧化铝6份加入到水性乳液中，再加入占水溶液总重量0.05的分散剂和消泡剂，最后用0.3～0.9份增稠剂调节稠度，高速搅拌分散即得水性阻尼涂料。
将上述水性阻尼涂料在温度为25℃、1个标准大气压的条件下检测，检测结果如表1所示。
表1
| 粉末天然橡胶在水性阻尼涂料中的重量百分比(wt％) | 无机填料在水性阻尼涂料中的重量百分比(wt％) | 检测结果 | |||
| 阻尼值tanδ | 平均隔声量(dB) | ||||
| tanδ(min) | tanδ(max) | ||||
| 实施例1 | 28.6 | 13.4 | 0.1 | 0.4 | 15-20 |
| 实施例2 | 23.9 | 18.1 | 0.1 | 0.3 | 10-15 |
| 实施例3 | 33.5 | 8.5 | 0.1 | 0.3 | 10-15 |
| 实施例4 | 42 | 5 | 0.1 | 0.3 | 10-15 |
从表1看出，通过调节粉末橡胶和无机填料的比例，可以得到具有应用于不同使用条件下的水性阻尼涂料。
实施例5
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶60份粉末橡胶填料∶34份无机填料∶在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：将水性苯丙乳液70份、完全溶解于100份水中后得水溶液，再在该水溶液中按照100份水溶液加入烷基溴化铵或月桂基硫酸钠0.3～2份，水性消泡剂0.3～2份，搅拌溶解后即得水性阻尼涂料。
(2).填料的加入：将粉末溴化丁基橡胶60份、50目云母粉24份、200目云母粉5份、重质碳酸钙5份加入到水性乳液中、高速搅拌分散即得水性阻尼涂料。
相应的检测结果如表2所示。
实施例6
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶800份粉末橡胶填料∶38.8份无机填料∶14份粉末阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：将水性聚氨酯70份、完全溶解于100份水中后得水溶液，再在该水溶液中按照100份水溶液加入烷基溴化铵或月桂基硫酸钠0.3～2份，水性消泡剂0.3～2份，搅拌溶解后即得水性阻尼涂料。
(2).填料的加入：将粉末溴化丁基橡胶60份、50目云母粉24份、200目云母粉5份、重质碳酸钙5份加入到水性乳液中、高速搅拌分散即得水性阻尼涂料。
相应的检测结果如表2所示。
实施例7
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以溴化丁基橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶80份粉末橡胶填料∶35份无机填料，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：将氯丁胶乳80份、完全溶解于100份水中后得水溶液，再在该水溶液中按照100份水溶液加入烷基溴化铵或月桂基硫酸钠0.3～2份，水性消泡剂0.3～2份，搅拌溶解后即得水性阻尼涂料。
(2).填料的加入：将粉末溴化丁基橡胶80份、50目云母粉24份、200目云母粉6份、重质碳酸钙5份加入到水性乳液中、高速搅拌分散即得水性阻尼涂料。
相应的检测结果如表2所示。
表2
| 粉末溴丁橡胶在水性阻尼涂料中的重量百分比(wt％) | 无机填料在水性阻尼涂料中的重量百分比(wt％) | 检测结果 | |||
| 阻尼值tanδ | 平均隔声量(dB) | ||||
| tanδ(min) | tanδ(max) | ||||
| 实施例1 | 28.6 | 13.4 | 0.1 | 0.6 | 15-20 |
| 实施例5 | 23.9 | 18.1 | 0.1 | 0.5 | 15-20 |
| 实施例6 | 33.5 | 8.5 | 0.1 | 0.3 | 10-15 |
| 实施例7 | 42 | 5 | 0.1 | 0.3 | 10-15 |
从表2看出，通过调节粉末橡胶种类，可以得到具有更高阻尼值、更宽温域的水性阻尼涂料。
实施例8
(1).水性乳液的配制：将70份天然胶乳液溶解于水中，完全溶解于100份水中后得水溶液，再在该水溶液中按照100份水溶液加入十二烷基苯磺酸钠0.9份，水性消泡剂0.9份，搅拌溶解后即得水性阻尼涂料。
(2).填料的加入：将粉末天然橡胶70份、50目云母粉28份、200目云母粉5.4份、重质碳酸钙5.4份、氢氧化铝14份加入到水性乳液中，再加入3份常规乳液增稠剂调节稠度，高速搅拌分散即得。
检测结果为：平均阻尼值tanδ(min)＝0.1，tanδ(max)＝0.4平均隔声量大于10dB。
实施例9
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶70份粉末橡胶填料∶38.8份无机填料∶14份粉末阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：用氯丁胶乳70份完全溶解于100份水中后得水溶液，再在该水溶液中按照100份水溶液加入N-甲基吡咯烷酮或烷基溴化铵或月桂基硫酸钠0.9kg，水性消泡剂0.9kg，搅拌溶解后即得水性乳液；
(2).填料的加入：将粉末溴化丁基橡胶70份、50目云母粉24份、200目云母粉5份、轻质碳酸钙5份加入到水性乳液中、高速搅拌分散即得。
检测结果为：平均阻尼值tanδ(min)＝0.1，tanδ(max)＝0.4平均隔声量大于10dB。
实施例10
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶70份粉末橡胶填料∶38.8份无机填料∶14份粉末阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：用苯丙乳液/天然胶乳＝4∶1代替苯丙乳液同实施例1；
(2).步骤及参数同实施例1，制备得到水性阻尼涂料。
检测结果为：平均阻尼值tanδ(min)＝0.1，tanδ(max)＝0.5平均隔声量大于15dB。
实施例11
一种水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶70份粉末橡胶填料∶38.8份无机填料∶14份粉末阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后形成水溶液，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
水性阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：用苯丙乳液/氯丁胶乳＝4∶1同实施例1；
(2).步骤及参数同实施例1，制备得到水性阻尼涂料。
检测结果为：平均阻尼值tanδ(min)＝0.1，tanδ(max)＝0.5平均隔声量大于10dB。
Claims (9)
1、一种具有高隔声、低密度的水性阻尼涂料，其特征在于：以水性乳液为主剂，以粉末橡胶填料为主要填料，以无机填料为辅助填料，并加入适量粉末橡胶阻燃剂，按照100份水性乳液∶10～100份粉末橡胶填料∶1～10份无机填料∶1～10份粉末橡胶阻燃剂重量比例配比，在常温下通过搅拌混合后，再在该水溶液中加入适量的涂料助剂搅拌，即获得水性阻尼涂料。
2、如权利要求1所述的水性阻尼涂料，其特征在于：所述的水性乳液是水性苯丙乳液、水性聚氨酯和各种橡胶乳液的一种乳液或多种按照任意重量比例配比，然后溶解于水中，加入表面活性剂和消泡剂搅拌混合后即获得的，其中，表面活性剂的添加量为100份乳液∶0.3～2份表面活性剂；消泡剂的添加量为100份乳液∶0.3～2份消泡剂。
3、如权利要求2所述的水性阻尼涂料，其特征在于：所述的水性乳液是天然胶乳。
4、如权利要求2所述的水性阻尼涂料，其特征在于：所述的水性乳液是氯丁胶乳。
5、如权利要求2所述的水性阻尼涂料，其特征在于：所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、N-甲基吡咯烷酮、烷基溴化铵或月桂基硫酸钠；消泡剂为水性消泡剂。
6、如权利要求1所述的水性阻尼涂料，其特征在于：所述的粉末橡胶是各种粉末状的橡胶，为各种目数的粉末天然橡胶、粉末合成橡胶；包括天然橡胶、溴化丁基橡胶。
7、如权利要求1所述的水性阻尼涂料，其特征在于：所述的无机填料是层状硅酸盐类、碳酸钙类，其中，层状硅酸盐类为各种目数云母类、蒙脱土类；碳酸钙类为各种目数的轻质碳酸钙和重质碳酸钙。
8、如权利要求1所述的水性阻尼涂料，其特征在于：所述的粉末橡胶阻燃剂为三氧化二锑、氯化石蜡、红磷、氢氧化铝、氢氧化镁和含溴阻燃剂。
9、一种如权利要求1所述水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于：所述的阻尼涂料的生产方法，包括以下步骤：
(1).水性乳液的配制：将水性苯丙乳液、水性聚氨酯和各种橡胶乳液的一种乳液或多种按照任意重量配比，然后溶解于水中，其在水溶液中的固含量为20～60％，搅拌混合后即获得水性乳液混合物；
(2).填料的加入：将粉末状填料，按照一定重量比例配比，然后加入先前配制的水性乳液中，高速搅拌混合后，再在该水溶液中加入占水溶液总重量0.05～2.0％的分散剂和消泡剂，最后用增稠剂调节稠度，即获得水性阻尼涂料。
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