CN101418185A - 聚氨酯吸声涂层组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间减震降噪用聚氨酯吸声涂层组合物，包括预聚体A、固化剂B和催化剂C等，所述的预聚体A由二异氰酸酯、聚乙二醇和苯甲酰氯等成分组成，所述的固化剂B由二元胺和选自石墨、氧化铝、氧化钛、溶剂中任一或其组合的成分组成，所述的催化剂C由铅、锌或钴的辛酸盐以及二丁基锡二月桂酸酯组成；本发明的组合物可将其刷涂、滚涂、喷涂形成涂层，具有耐磨性好、吸声频段宽、吸声系数高等特点。

Description

聚氨酯吸声涂层组合物及其制备方法

技术领域

本发明提供一种可以用作空间减震降噪用聚氨酯吸声涂层的组合物，特别是礼堂、电影院、舰船舱室、穿越居民区高速公路的两侧挡板减震降噪用的吸声涂层用组合物。

背景技术

目前，我国的建筑吸声材料多为石膏装饰吸声板、软质纤维装饰吸声板、硬质纤维装饰吸声板、聚苯乙烯泡沫塑料装饰吸声板、珍珠岩装饰吸声板、岩(矿)棉装饰吸声板、玻璃棉装卸吸声板等，这类吸声材料存在质脆易碎、危害身体安全、安装不牢固、吸声频域较窄、阻燃效果差等缺点。

发明内容

针对目前建筑吸声材料的现状以及存在的种种问题，本发明经过研制，采用常用的化工原料和较简便的工艺方法，研制出在全测试频段范围内具有高吸声性能、施工方便、厚度可控、具有优越的应用前景的聚氨酯吸声涂层组合物，以克服现有技术的不足。

本发明的目的在于提供一种供礼堂、电影院、舰船舱室、穿越居民区高速公路的两侧挡板减震降噪用的聚氨酯吸声涂层组合物，该涂层组合物具有高吸声性能、施工方便、厚度可控等优越的应用前景。

本发明提供了一种聚氨酯吸声涂层组合物，该组合物至少包括预聚体A、固化剂B和催化剂C；该预聚体A、固化剂B和催化剂C的重量配比为70-170：2-8：0.1-1。

本发明提供的上述吸声涂层用组合物是一种可以用作空间减震降噪用聚氨酯吸声涂层组合物，尤其在礼堂、电影院、舰船舱室、穿越居民区高速公路的两侧挡板等建材的减震降噪方面效果显著。

本发明提供的上述聚氨酯吸声涂层组合物，该组合物由预聚体A、固化剂B、催化剂C组成，所述的预聚体A、固化剂B和催化剂C的重量配比为70-170：2-8：0.1-1。

在上述聚氨酯吸声涂层组合物中，所述预聚体A包括二异氰酸酯、聚乙二醇和苯甲酰氯，其质量比为100-450：200-1200：10～50即，其质量份为100～450份、200～1200份、10～50份；所述聚乙二醇选自聚乙二醇4000、聚乙二醇2000、聚乙二醇1000中任一或其组合；所述的二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、乙苯二异氰酸酯(EDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、已二异氰酸酯(HDI)、萘二异氰酸酯(NDI)中任一或其组合。

当聚乙二醇为聚乙二醇4000、聚乙二醇2000和聚乙二醇1000的混合物的时候，一般该三种成分以接近或等于等比例的质量配比混合。在本发明的优选实施例中，所述的预聚体A包括二异氰酸酯、聚乙二醇4000、聚乙二醇2000、聚乙二醇1000和苯甲酰氯，其质量份为100～450份、200～400份、200～400份、200～400份和10～50份。

在上述聚氨酯吸声涂层组合物中，所述的固化剂B至少包括二元胺的成分，除了二元胺外，固化剂B优选还包括石墨、氧化铝、氧化钛和/或溶剂等成分。

在上述聚氨酯吸声涂层组合物中，所述的催化剂C至少包括重金属离子的有机盐以及二丁基锡二月桂酸酯，该重金属离子为铅、锌和/或钴。

上述聚氨酯吸声涂层组合物在本发明的优选实施例中，所述的预聚体A、固化剂B和催化剂C的重量比优选为100-150：4-5：0.3-0.8，更优选110-130：4-5：0.4-0.7；其中，所述的预聚体A由质量份为100～450份、200～400份、200～400份、200～400份、10～50份的二异氰酸酯、聚乙二醇4000、聚乙二醇2000、聚乙二醇1000、苯甲酰氯等成分组成。

本发明所述的二异氰酸酯是主要用于合成聚氨酯的多元异氰酸酯类混合物，包括：甲苯二异氰酸酯(TDI)、乙苯二异氰酸酯(EDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、已二异氰酸酯(HDI)等，国内主要以MDI及TDI为主，而国外则多采用HDI。研究表明，脂肪族异氰酸酯合成的聚氨酯在耐光性、耐候性方面要优于芳香族二异氰酸酯合成的聚氨酯。

在本发明的另一优选实施例中，所述的固化剂B由1～5份、5～20份、5～20份和5～20份的二元胺、石墨、氧化铝、氧化钛等成分组成。

本发明的固化剂中还可包括溶剂，其为涂料用溶剂，一般为混合溶剂，由三大部分组成，即真溶剂、助溶剂和稀释剂。酯类、酮类等溶剂既能溶解硝酸纤维素，也能溶解合成树脂，如丙烯酸树脂，是真溶剂，芳香烃及氯烃是合成树脂的真溶剂，硝酸纤维的非溶剂(稀释剂)。醇类是硝酸纤维素的助溶剂，合成树脂的非溶剂(稀释剂)，但对于含高羟基、羧基等极性基团的合成树脂，醇类又是真溶剂。脂肪烃(石油溶剂)不能溶解一般的丙烯酸树脂(除侧链烷基碳链较长的聚合物，本发明采用的溶剂也可为本领域公知的具有挥发性的溶剂。

因此，上述的固化剂B也可由1-5：5-20：5-20：5-20：1-10质量比的二元胺、石墨、氧化铝、氧化钛和溶剂(例如1～5份、5～20份、5～20份、5～20份和1～10份)等成分组成。

在本发明的又一优选实施例中，所述的催化剂C由质量份为1～10份、0.1～1份的铅的有机酸盐和二丁基二月桂酸酯组成。铅的有机酸盐可是铅的辛酸盐。

为了更具有产业上的实用性，本发明的组合物优选还含有助剂，该助剂为涂层材料领域公知的助剂，包括流平剂、消泡剂、偶联剂、防沉剂和/或表面活性剂。流平剂优选醋酸丁酸纤维素类流平剂，例如：醋酸丁酸纤维素酯，消泡剂优选乳化硅油类消泡剂，其是以甲基聚硅氧烷(硅油)为主体组成的有机硅消泡剂，偶联剂优选钛酸酯偶联剂，例如TSO-208/206/204型钛酸酯偶联剂，防沉剂优选低碳磷酸酯防沉剂，表面活性剂优选邻苯二甲酸二辛酯。

在本发明的优选实施例中，助剂选自醋酸丁酸纤维素类流平剂、乳化硅油类消泡剂、钛酸酯偶联剂、低碳磷酸酯(如118抗沉剂)和邻苯二甲酸二辛酯中至少一种。在该组合物中，流平剂约占0.1～1％wt、消泡剂约占0.1～1％wt、偶联剂约占0.1～1％wt、防沉剂约占0.1～1％wt、表面活性剂约占0.1～1％wt。

本发明还提供了上述聚氨酯吸声涂层组合物的制备方法，包括预聚体A、固化剂B和催化剂C的合成工艺，具体为：

1.预聚体A的合成工艺：将聚乙二醇混合均匀，在80～150℃下抽真空脱水，加入二异氰酸酯，搅拌，降温至30～100℃，加入苯甲酰氯，保持在30～100℃，搅拌，冷却至室温，得到预聚体A；

2.固化剂B的合成工艺：将二元胺和选自石墨、氧化铝、氧化钛中任一或其组合的成分按比例搅拌，得到固化剂B；

3.催化剂C的合成工艺：将包括选自铅、锌、钴的任一或其组合的金属离子的有机盐和二丁基锡二月桂酸酯混合，得到催化剂C；

4.将上述1、2和3步骤得到的预聚体A、固化剂B和催化剂C按照70-170：2-8：0.1-1的重量比例混合，得到本发明的聚氨酯吸声涂层组合物。

在本发明的优选实施例中，还提供了一种优选的聚氨酯吸声涂层组合物的制备方法，包括预聚体A、固化剂B和催化剂C的合成工艺，具体步骤为：

预聚体A的合成工艺：将聚乙二醇混合均匀，当聚乙二醇为聚乙二醇4000、聚乙二醇2000、聚乙二醇1000的混合物的时候，即将三者按照接近或等于等比例的质量配比混合均匀，在80～150℃下抽真空0.5～5h脱水，加入二异氰酸酯，搅拌10～60min后，降温至30～100℃，加入苯甲酰氯，保持在30～100℃，搅拌1～5h，冷却至室温后，密封保存，得到预聚体A；

固化剂B的合成工艺：将二元胺、石墨、氧化铝、氧化钛等成分按比例加入高速剪切搅拌机分散，或者优选还要加入1～10份的溶剂，高速剪切搅拌机分散时间约10～60min，密封保存，得到固化剂B；

将质量份为1～10份和0.1～1份的铅的有机酸盐(例如铅的辛酸盐)和二丁基二月桂酸酯混合，得到催化剂C；

将上述步骤得到的预聚体A、固化剂B和催化剂C按照70-170：2-8：0.1-1的重量比例混合，得到本发明优选的聚氨酯吸声涂层组合物。

本发明还提供了一种聚氨酯吸声涂层，该涂料由上述聚氨酯吸声涂层组合物和本领域公知的涂料的辅助材料组成。

本发明还提供了上述的聚氨酯吸声涂层组合物在吸声涂层材料中的应用。

本发明对上述聚氨酯吸声涂层组合物以及由该组合物组成的聚氨酯吸声涂层在钢板上进行刮涂，并参照声学性能测试标准“GB/T14369-1993”(即，声学水声材料样品插入损失和回声降低的测量方法)进行测试，形成的涂层性能为：

(1)工作频率范围：1kHz～30kHz；

(2)有效工作温度：3～80℃；

(3)平均吸声系数λ_吸声(上述条件下)：0.69～0.88。

本发明也采用同样的标准对目前已有的抗震吸引涂料进行了等同条件的测试，一般情况下，现有的涂料的平均吸声系数λ_吸声(上述条件下)在0.3左右。

综上所述，可以看出，本发明与现有技术相比，聚氨酯吸声涂层具有吸声频域宽、吸声系数高、涂层与底材附着牢固、施工方便、厚度可控等优点。

具体实施方式

以下结合实施例详细说明本发明，但不限定本发明的实施范围。

实施例1：聚氨酯吸声涂层组合物

聚氨酯吸声涂层预聚体A配方：(质量份)

 

组分	质量份
		二异氰酸酯(TDI)	400
聚乙二醇4000	200
		聚乙二醇2000	200
聚乙二醇1000	200
		苯甲酰氯	20

聚氨酯吸声涂层固化剂B配方：(质量份)

 

组分	质量份
		二元胺(MOCA)	5
石墨	10
		氧化铝	10
氧化钛	10
		溶剂	5

制备方法包括预聚体A、固化剂B和催化剂C的合成工艺，具体步骤为：

预聚体A的合成工艺：将聚乙二醇4000、聚乙二醇2000、聚乙二醇1000混合均匀，在80～150℃下抽真空0.5～5h脱水，加入二异氰酸酯，搅拌10～60min后，降温至30～100℃，加入苯甲酰氯，保持在30～100℃，搅拌1～5h，冷却至室温后，密封保存，得到预聚体A；

固化剂B的合成工艺：将二元胺、石墨、氧化铝、氧化钛和挥发性的溶剂按1～5份、5～20份、5～20份、5～20份和1～10份的质量比例加入高速剪切搅拌机分散约10～60min，密封保存，得到固化剂B；

将质量份为1～10份和0.1～1份的铅的辛酸盐和二丁基二月桂酸酯混合，得到催化剂C；

将上述步骤得到的预聚体A、固化剂B和催化剂C按照125：4.5：0.5的重量比例混合，得到聚氨酯吸声涂层组合物。

实施例2：实施例1的聚氨酯吸声涂层组合物在钢板上进行刮涂，形成的涂层性能测试，具体为：

(1)工作频率范围：1kHz～30kHz；

(2)有效工作温度：3～80℃；

(3)平均吸声系数λ_吸声(上述条件下)：0.69～0.88；

(4)损耗因子(-20～50℃)：0.15～0.75。

Claims (10)

1.一种聚氨酯吸声涂层组合物，该组合物包括预聚体A、固化剂B和催化剂C；该预聚体A、固化剂B、催化剂C的质量比为70-170：2-8：0.1-1。

2.如权利要求1所述的聚氨酯吸声涂层组合物，其中，所述的预聚体A包括二异氰酸酯、聚乙二醇和苯甲酰氯，其质量份之比为100～450：200～400：10～50；所述的聚乙二醇选自聚乙二醇4000、聚乙二醇2000、聚乙二醇1000中任一或其组合。

3.如权利要求2所述的聚氨酯吸声涂层组合物，其中，所述的二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、乙苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、已二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中任一或其组合。

4.如权利要求1所述的聚氨酯吸声涂层组合物，其中，所述的固化剂B选自二元胺，该二元胺选自乙二胺、己二胺、3，3^/-二氯-4，4^/-二苯基甲烷二胺、4，4^/-二苯基甲烷二胺中任一或其组合，以及该固化剂B还包括选自石墨、氧化铝、氧化钛、溶剂中的任一或其组合。

5.如权利要求4所述的聚氨酯吸声涂层组合物，其中，所述的固化剂B包括二元胺、石墨、氧化铝和氧化钛；所述的二元胺、石墨、氧化铝、氧化钛的质量份之比为1～5：5～20：5～20：5～20。

6.如权利要求1所述的聚氨酯吸声涂层组合物，其中，所述的催化剂C包括金属离子的有机盐和二丁基锡二月桂酸酯，该金属离子选自铅、锌、钴的任一或其组合。

7.如权利要求6所述的聚氨酯吸声涂层组合物，其中，所述的催化剂C由铅的辛酸盐和二丁基二月桂酸酯组成；该铅的辛酸盐和二丁基二月桂酸酯的质量比为1～10：0.1～1。

8.如权利要求1—7任一项所述的聚氨酯吸声涂层组合物，其中，该组合物还含有助剂，该助剂选自醋酸丁酸纤维素类流平剂、乳化硅油类消泡剂、钛酸酯偶联剂、低碳磷酸酯防沉剂、邻苯二甲酸二辛酯表面活性剂中任一或其组合。

9.权利要求1所述的聚氨酯吸声涂层组合物的制备方法，该方法包括：

(1)将聚乙二醇混合均匀，在80～150℃下抽真空脱水，加入二异氰酸酯，搅拌，降温至30～100℃，加入苯甲酰氯，保持在30～100℃，搅拌，冷却至室温，得到预聚体A；

(2)将二元胺和选自石墨、氧化铝、氧化钛中任一或其组合的成分混合搅拌，得到固化剂B；

(3)将包括选自铅、锌、钴的任一或其组合的金属离子的有机盐和二丁基锡二月桂酸酯混合，得到催化剂C；

(4)将上述(1)、(2)和(3)步骤得到的预聚体A、固化剂B和催化剂C按照70-170：2-8：0.1-1的重量比例混合，得到所述的聚氨酯吸声涂层组合物。

10.权利要求1所述的聚氨酯吸声涂层组合物在吸声涂层材料中的应用。