CN101693799A - 中温高性能水性阻尼涂料及制备方法 - Google Patents

中温高性能水性阻尼涂料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中温高性能水性阻尼涂料及制备方法。本涂料由粘结基料、功能性填料、助剂等原料制成。制作步骤采用低速搅拌分散加三辊研磨工艺，有效避免了因高速搅拌分散致使粘结基料中的三元聚合物乳液在高温下产生交联变质。涂料中采用了三元聚合物乳液配添加剂与功能性填料。三元聚合物乳液都属于树脂乳液，有利于提高阻尼性能和涂膜的干燥。功能性填料兼具有减振、降噪、阻燃等功效，本涂料可以在低温烘烤(60℃左右)下交联固化形成网络结构，显著提高阻尼复合损耗因数、阻燃隔热性能及吸音降噪作用。本涂料是一种广泛适用于城轨车辆的阻尼复合损耗因数大、比重小、附着力强、阻燃性好、低毒性、易施工、厚涂不易开裂的水性阻尼涂料。

Description

中温高性能水性阻尼涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料，特别是具有减振、降躁、阻燃、低毒性等功能的中温高性能水性阻尼涂料及制备方法。
背景技术
目前国内外阻尼涂料种类较多，但从涂料的溶剂来分主要有溶剂型和水性型两种。前者大多含有机溶剂及沥青，毒性高、挥发性大、污染环境、施工性差，现已较少使用。后者阻尼涂料以水为溶剂，具有低毒低气味、低成本、易施工、环保性，是城轨车辆用阻尼涂料的首选产品。
我国自20世纪60年代起研制和生产阻尼涂料，到目前为止也形成了较为成熟的研制和生产体系，其中就有1998年5月13日授权的：专利号CN1039342C，发明名称为水基隔热阻尼涂料，这种涂料由大连机车车辆厂孙连志等人研制成功，是迄今较为理想的阻尼涂料，但是此涂料还存在如下不足之处：
阻尼复合损耗因数(tanη)较小，ηmax＝0.13，不能满足现阶段城轨车辆的减振降噪性能要求，因此不适合作城轨车辆阻尼涂料；
使用石棉纤维的成份太重，对人体毒性大，无环保性，也不适合于工业化生产；
未加阻燃剂，达不到城轨车辆阻燃安全性要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种广泛适用于城轨车辆的阻尼复合损耗因数大、比重小、附着力强、阻燃性好、低毒性、易施工、厚涂不易开裂的中温高性能水性阻尼涂料及制备方法。
本发明的技术解决方案是：一种中温高性能水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于所述的中温高性能水性阻尼涂料是由以下原料和步骤制作，
所述的各原料的重量配比为：
(1)所述该制备方法中组成粘结基料的各原料的重量配比为：
丙烯酸酯类接枝共聚乳液  16-20份，  润湿剂  1.5-2.5份，
苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液  16-20份，  分散剂  1.5-2.5份，
乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液50-58份，
自制功能助剂  4.5-7.5份；
其中：润湿剂为非离子型界面活性剂，分散剂为聚丙烯酸铵盐，
自制功能助剂为离子型聚丙烯酸酯类60份，二氧化钛35份，PH缓冲剂即磷酸氢二钠、胺中和剂4.8份及羟甲基纤维素0.2份，用分散机高速搅拌均匀，盛装于塑料桶中。
(2)所述该制备方法中组成成膜物质的各原料的重量配比为：
粘结基料  40-50份，  功能性填料  50-60份；
其中功能性填料重量配比为：
准球型硅微粉    24-36份，  中空玻璃微珠8-12份，
球型珍珠岩粉    8-12份，   云母粉/片   24-36份，
聚丙烯合成纤维  1-3份，    重质碳酸钙  16-20份；
(3)所述该制备方法中组成水性阻尼涂料浆各原料的重量配比为：
成膜物质    85-95份，  助剂  5-15份，
其中助剂的重量配比为：
阻燃剂    28-32份，  防腐防霉剂  18-22份，
流变剂    28-32份，  消泡剂      18-22份；
其中：阻燃剂为磷酸酯类，或多聚磷酸铵类，或二者按任意比例的混合物；流变剂为非离子型聚氨酯聚合物类；防腐防霉剂为改性磷酸酯类防腐缓蚀剂；消泡剂为改性聚硅氧烷类或矿物油类；
(4)所述的组成水性阻尼涂料各原料的重量配比为：
水性阻尼涂料浆    92-98份，  水    2-8份；
所述的制作步骤为：
A、把生产所需的粘结基料按上述重量比，在以300-500转/分钟低速搅拌下依次添加丙烯酸酯类接枝共聚乳液，润湿剂，苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液，分散剂，乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液，自制功能助剂，加料完毕低速搅拌均匀约20-30分钟，即成粘结基料；
B、将粘结基料40-50份与上述功能性填料的6种原料，按上述配比逐个加入到拉缸中，以300-500转/分钟的速度搅拌，时间约20-30分钟，即产出成膜物质；
C、将成膜物质85-95份与上述组成助剂的4种原料，按上述配比逐个加入到拉缸内搅拌混合，以300-500转/分钟的速度搅拌，时间约20-30分钟，即产出所述的水性阻尼涂料浆；
D、将水性阻尼涂料浆92-98份和水2-8份混合搅匀，以300-500转/分钟的速度搅拌，时间约20-30分钟，然后进行检测；
E、最后将上述检测合格的水性阻尼涂料置于三辊研磨机内，调整辊筒间隙为1-1.5mm，经研磨后进行定量包装，即成本发明所述的方法制备的中温高性能水性阻尼涂料产品。
本发明的技术核心及创新点在于采用了三元聚合物乳液配添加剂与功能性填料有机结合的材料制备技术，此技术是一种针对隔音，降噪，防振，阻燃性等功能需求而研制开发的材料改性和新兴制备工艺技术。它可以在低温烘烤(60℃左右)下交联固化形成网络结构，显著提高阻尼复合损耗因数、阻燃隔热性能及吸音降噪作用。
本发明的技术要点是它是由包括有粘结基料、功能性填料、助剂而制成的水性阻尼涂料，其特征在于：粘结基料的选择应用是水性阻尼涂料的关健，它应使涂料具有高阻尼性能、附着力强、适应温度范围宽等特点。因为任何单一聚合物难以满足上述要求，故需要采用多种聚合物共混。在选择多种聚合物乳液共混时应考虑几种聚合物玻璃化温度间隔要大，有较好的化学相容性和稳定性，三元聚合物乳液都属于树脂乳液，有利于提高阻尼性能和涂膜的干燥。组成主要成膜物质的乳液是丙烯酸酯类接枝共聚乳液、苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液、乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液等。
功能性填料应当兼具减振，降噪，阻燃性等因素。云母粉，准球形硅微粉、重质碳酸钙等比重大，吸水性差，如果成分太高易使涂料流动性能降低，附着力不良；聚丙烯合成纤维比石棉纤维毒性小，抗开裂能力强；珍珠岩粉等隔热性好，但吸水性强，涂膜干燥时间较长；中空玻璃微珠具有一定的吸音、隔热性能；所以在配制成膜物质过程中填料加入量必须选择适当的配比，进行功能性填料的有机结合。本发明选择的填料有准球型硅微粉、中空玻璃微珠、球型珍珠岩粉、云母粉/片、聚丙烯合成纤维、重质碳酸钙等。
助剂主要功能是促进涂膜的均匀平整，展平性好，提高贮存稳定性和阻燃性。本发明的助剂选择了阻燃剂、防腐防霉剂、流变剂、消泡剂等。
产品性能及应用效果：本发明的产品性能经铁科院/中科院声学材料所/中国南车时代检测中心检测，防火性能/烟雾毒性试验送国外公司测试，认为各方面性能满足城轨交通用阻尼涂料要求，较其它产品有更佳的适应性。
符合TB/T2932-1998标准，其中阻尼性能情况为：
Figure G2009103091567D0000041
燃烧试验情况(按E DIN5510-2：2003标准检测)：
A：燃烧等级S4，受损长度≤20cm，加热后≤10S(最好为S5受损长度为0cm)；
B：烟雾等级SR2 Int≤50％min(最高为2级)；
C：滴落等级ST2无滴落(最高为2级)。
烟雾毒性试验情况：
以上数据按照BS6853：1999标准检测合格，具有很好的阻燃性及低烟低毒性。
本发明是一种具有减振，降噪，阻燃，低毒性的中温高性能水性阻尼涂料。与国内外同类产品相比具有附着力强，阻尼效果好，适用温度范围宽，制造工艺简单，施工方便等优点，是一类性价比高的环保型产品。
具体实施方式
一种中温高性能水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于所述的中温高性能水性阻尼涂料是由以下原料和步骤制作，
所述的各原料的重量配比为：
(1)所述的该制备方法中组成粘结基料的各原料的重量配比为：
丙烯酸酯类接枝共聚乳液    16-20份，  润湿剂  1.5-2.5份
苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液 16-20份，  分散剂  1.5-2.5份
乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液50-58份，
自制功能助剂  4.5-7.5份；
其中：润湿剂为非离子型界面活性剂，分散剂为聚丙烯酸铵盐，
自制功能助剂为离子型聚丙烯酸酯类60份，二氧化钛35份，PH缓冲剂即磷酸氢二钠、胺中和剂4.8份及羟甲基纤维素0.2份，用分散机高速搅拌均匀，盛装于塑料桶中。
(2)所述的该制备方法中组成成膜物质的各原料的重量配比为：
粘结基料  40-50份，  功能性填料  50-60份；
其中功能性填料重量配比为：
准球型硅微粉    24-36份，  中空玻璃微珠 8-12份，
球型珍珠岩粉    8-12份，   云母粉/片    24-36份，
聚丙烯合成纤维  1-3份，    重质碳酸钙   16-20份；
(3)所述的该制备方法中组成水性阻尼涂料浆各原料的重量配比为：
成膜物质    85-95份，  助剂    5-15份
其中助剂的重量配比为：
阻燃剂    28-32份，  防腐防霉剂  18-22份，
流变剂    28-32份，  消泡剂      18-22份；
其中：阻燃剂为磷酸酯类，或多聚磷酸铵类，或二者按任意比例的混合物；流变剂为非离子型聚氨酯聚合物类；防腐防霉剂为改性磷酸酯类防腐缓蚀剂；消泡剂为改性聚硅氧烷类或矿物油类；
(4)所述的组成水性阻尼涂料各原料的重量配比为：
水性阻尼涂料浆    92-98份，  水    2-8份
所述的制作步骤为：
A、把生产所需的粘结基料按上述重量比，在以300-500转/分钟低速搅拌下依次添加丙烯酸酯类接枝共聚乳液，润湿剂，苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液，分散剂，乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液，自制功能助剂，加料完毕低速搅拌均匀约20-30分钟，即成粘结基料；
B、将粘结基料40-50份与上述功能性填料的6种原料，按上述配比逐个加入到拉缸中，以300-500转/分钟的速度搅拌，时间约20-30分钟，即产出成膜物质；
C、将成膜物质85-95份与上述组成助剂的4种原料，按上述配比逐个加入到拉缸内搅拌混合，以300-500转/分钟的速度搅拌，时间约20-30分钟，即产出所述的水性阻尼涂料浆；
D、将水性阻尼涂料浆92-98份和水2-8份混合搅匀，以300-500转/分钟的速度搅拌，时间约20-30分钟，然后进行检测；
E、最后将上述检测合格的水性阻尼涂料置于三辊研磨机内，调整辊筒间隙为1-1.5mm，经研磨后进行定量包装，即成产品。
以下给出本发明的实施例：
(单位为重量份，粘结基料、功能性填料、助剂、水100份为基准)
中温高性能阻尼涂料 例1 例2 例3
丙烯酸酯类接枝共聚乳液润湿剂苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液分散剂乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液自制功能助剂 6.20.56.20.518.52.1 6.90.66.90.620.82.2 7.41.07.41.0223.2
中温高性能阻尼涂料 例1 例2 例3
准球型硅微粉中空玻璃微珠球型珍珠岩粉聚丙烯合成纤维云母粉/片重质碳酸钙 12.35.14.50.91510.2 14.14.74.71.014.18.4 155.04.50.911.19.5
阻燃剂防腐防霉剂流变剂消泡剂 32.52.52 3232 31.53.52
水 8 5 2
注：丙烯酸酯类接枝共聚乳液、苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液、乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液为株洲橡塑院合成材料厂生产。润湿剂、分散剂、流变助剂、消泡剂为台湾德谦公司生产。自制功能助剂为株洲华盛实业有限公司自制。准球型硅微粉为湖南浏阳市金马硅业公司生产。中空玻璃微珠为上海汇精亚纳米新材料有限公司产。球型珍珠岩粉为河南省信阳市中信珍珠岩保温建材厂产。云母粉/片为安微省滁州格锐公司/河北雪星云母粉厂产。聚丙烯合成纤维为江苏南京克里斯工程材料有限公司产。阻燃剂为河北振兴化工橡胶有限公司产的磷酸酯类阻燃剂与多聚磷酸铵类阻燃剂复配。防腐防霉剂为广东中山金团贸易公司产。
上述实例的检验结果如下表：
检验项目 例1 例2 例3
颜色及外观 灰白色 灰白色 灰白色
干燥时间(厚2mm 25℃±1) 实干36h 实干36h 实干36h
附着力(划格法) 1级 1级 1级
耐盐雾 500h 500h 500h
冲击(50Kg.cm) 50 50 50
柔韧性(ф50mm) 50 50 50
燃烧等级 难燃 难燃 难燃
阻尼系数ηmax 0.19 0.21 0.20
检验项目 例1 例2 例3
稠度(cm) 9-14 9-14 9-14
耐低温性(-40--50℃) 不开裂不脱落 不开裂不脱落 不开裂不脱落
气味及毒性 低气味/低毒 低气味/低毒 低气味/低毒
喷涂性能 易施工/厚涂不易开裂 易施工/厚涂不易开裂 易施工/厚涂不易开裂

Claims (6)

1.一种中温高性能水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于所述的中温高性能水性阻尼涂料是由以下原料和步骤制作，
所述的各原料的重量配比为：
(1)所述的该制备方法中组成粘结基料的各原料的重量配比为：
丙烯酸酯类接枝共聚乳液16-20份，润湿剂1.5-2.5份，
苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液16-20份，分散剂1.5-2.5份，
乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液50-58份，
自制功能助剂4.5-7.5份；
其中：润湿剂为非离子型界面活性剂，分散剂为聚丙烯酸铵盐，
自制功能助剂为离子型聚丙烯酸酯类60份，二氧化钛35份，PH缓冲剂即磷酸氢二钠、胺中和剂4.8份及羟甲基纤维素0.2份，用分散机高速搅拌均匀，盛装于塑料桶中；
(2)所述的该制备方法中组成成膜物质的各原料的重量配比为：
粘结基料    40-50份，功能性填料    50-60份；
其中功能性填料重量配比为：
准球型硅微粉      24-36份，中空玻璃微珠  8-12份，
球型珍珠岩粉      8-12份， 云母粉/片     24-36份，
聚丙烯合成纤维    1-3份，  重质碳酸钙    16-20份；
(3)所述的该制备方法中组成水性阻尼涂料浆各原料的重量配比为：
成膜物质    85-95份，助剂    5-15份；
其中助剂的重量配比为：
阻燃剂    28-32份，防腐防霉剂    18-22份，
流变剂    28-32份，消泡剂        18-22份；
(4)所述的组成水性阻尼涂料各原料的重量配比为：
水性阻尼涂料浆    92-98份，水    2-8份；
所述的制作步骤为：
A、把生产所需的粘结基料按上述重量比，在以300-500转/分钟低速搅拌下依次添加丙烯酸酯类接枝共聚乳液，润湿剂，苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液，分散剂，乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液，自制功能助剂，加料完毕低速搅拌均匀约20-30分钟，即成粘结基料；
B、将粘结基料40-50份与上述功能性填料的6种原料，按上述配比逐个加入到拉缸中，以300-500转/分钟的速度搅拌，时间约20-30分钟，即产出成膜物质；
C、将成膜物质85-95份与上述组成助剂的4种原料，按上述配比逐个加入到拉缸内搅拌混合，以300-500转/分钟的速度搅拌，时间约20-30分钟，即产出所述的水性阻尼涂料浆；
D、将水性阻尼涂料浆92-98份和水2-8份混合搅匀，以300-500转/分钟的速度搅拌，时间约20-30分钟，然后进行检测；
E、最后将上述检测合格的水性阻尼涂料置于三辊研磨机内，调整辊筒间隙为1-1.5mm，经研磨后进行定量包装，即成产品。
2.根据权利要求1所述的方法制备的中温高性能水性阻尼涂料。
3.根据权利要求1所述的中温高性能水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于所述的粘结基料中的三元聚合物乳液重量配比为丙烯酸酯类接枝共聚乳液∶苯乙烯/丙烯酸酯类核壳乳液∶乙烯/醋酸乙烯/环氧类互穿网络乳液＝1∶1∶3，每加一种乳液后用专用分散剂进行分散。
4.根据权利要求1所述的中温高性能水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于所述的成膜物质中使用了功能性填料，并用聚丙烯合成纤维代替传统的石棉纤维。
5.根据权利要求1所述的中温高性能水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于所述的水性阻尼涂料浆中使用了磷酸酯类阻燃剂与多聚磷酸铵类阻燃剂之复配物作阻燃剂。
6.根据权利要求1所述的中温高性能水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于所述的制作步骤采用的是低速搅拌分散加三辊研磨工艺，从而有效避免了因高速搅拌分散致使粘结基料中的三元聚合物乳液在高温下产生交联变质。
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