CN102408799A - 一种高温域水性阻尼涂料及其制备方法 - Google Patents

一种高温域水性阻尼涂料及其制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种高温域水性阻尼涂料及其制备方法，该高温域水性阻尼涂料以水性乳液为主剂，以片状云母粉和金属粉为主要无机填料，以碳纤维为辅助填料，以水性分散剂、水性消泡剂、水性润湿剂、增稠剂为主要涂料助剂，还有阻燃剂和成膜助剂。本发明中所公开的高温域水性阻尼涂料可用于使用温度较高的振动基体的振动和噪声控制，同时该涂料具有良好的散热性能和防腐性能，以及能够良好保持在较高温度范围内的涂层强度；使用本发明所公开的方法，可以高效的制备上述高温域水性阻尼涂料。

Description

一种高温域水性阻尼涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性阻尼涂料及其制备方法，具体的说是一种具有良好散热性能的高温域水性阻尼涂料及其制备方法。
背景技术
传统涂料以有机溶剂作为分散介质，无论在生产过程还是在施工应用过程中均有大量的有毒有害气体、废水排放，不但对环境、大气以及水资源造成污染，而且严重损害生产及施工人员的身体健康。水性阻尼涂料是一种以水为主要分散介质，以无机物和有机物为填料，不含任何有毒有机溶剂的绿色环保涂料。
水性阻尼涂料具有良好的阻燃性、高附着力、耐腐蚀性、抗老化性、高阻尼性能且施工方便等优点，目前正被广泛应用在汽车、火车、轮船、飞机、工程机械和其他家用电器领域，起到隔声、吸声、减振和保温作用。但是在某些特殊设备领域，如汽车发动机，正常工作时外壳温度约为70-110℃，需要水性阻尼涂料在如此高的温域范围内既能够起到阻尼减振效果，又必须具有良好的散热性能，否则将加重冷却系统的工作负担，导致严重的不良后果。目前，国内外的水性阻尼涂料主要应用于常温域，还没有散热方面的严格要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种在高温域阻尼性能良好且散热性能优异的水性阻尼涂料以及其制备方法，同时该阻尼涂料还具有良好的防腐和阻燃性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种高温域水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以片状云母粉和金属粉为主要无机填料，以碳纤维为辅助填料，以水性分散剂、水性消泡剂、水性润湿剂、增稠剂为主要涂料助剂，还有阻燃剂和成膜助剂，所述各种原料的重量配比为：
水性乳液为具有核-壳结构的水性丙烯酸网络互穿乳液，其固含量为40％-70％，占30-55份；
片状云母粉粒度在40目到400目之间，占30-60份；
金属粉为铝粉和锌粉按任意重量配比混合，粒度为200目-400目，占5-15份；
碳纤维占3-15份；水性分散剂占1-2份；水性消泡剂占0.5-1份；水性润湿剂占0.5-1份；增稠剂占0.3-1.5份，阻燃剂占5-15份；成膜助剂占8-20份。
进一步的，所述的碳纤维为普通短碳纤维。
进一步的，所述的阻燃剂为液体环保阻燃剂。
进一步的，所述的成膜助剂为Taxanol成膜助剂。
进一步的，所述的涂料助剂还包括适量的防冻剂和防腐防霉剂。
一种制备所述的高温域水性阻尼涂料的方法，包括如下步骤：
(1)配制水性乳液
在常温下，将具有不同玻璃化温度的核-壳结构水性丙烯酸乳液和网络互穿乳液按照FOX方程进行混合，并在水中搅拌混合均匀后得到固含量为40％-70％的水性乳液；
(2)填料、助剂的加入
在水性乳液中按重量比加入片状云母粉、金属粉、碳纤维、阻燃剂，再加入0.5-1份水性分散剂，0.25-0.5份水性消泡剂，0.5-1份水性润湿剂后，高速搅拌混合均匀；
(3)成膜及调漆
再给上述溶液加入成膜助剂，以及1-2份水性分散剂和0.25-0.5份水性消泡剂，最后加入增稠剂调节稠度后即完成。
本发明的高温域阻尼性能良好且散热性能优异的水性阻尼涂料选用具有核壳结构的丙烯酸网络互穿乳液为主剂，以片状云母粉为主要阻尼功能填料，通过调节不同玻璃化转变温度水性乳液的比例以及片状云母粉的添加量来改变涂料具体的阻尼温域和阻尼值；通过填加金属粉来提高涂层的导热性能，同时提高涂层的防腐性能；碳纤维在提高涂层导热性能的同时，更能使涂层在高温环境下保持长久的强度。涂料可用于使用温度较高的振动基体的振动和噪声控制，同时涂料具有良好的散热性能和防腐性能，以及能够良好保持在较高温度范围内的涂层强度。
使用本发明所公开的方法，可以高效的制备上述的高温域水性阻尼涂料。
具体实施方式
实施例1
本实施例的高温域水性阻尼涂料，主要组分按照如下重量比例配比：30份水性乳液；30份粒度为80目的片状云母粉；5份粒度为400目的金属粉，该金属粉由铝粉和锌粉按任意重量配比混合；15份普通短碳纤维；5份液体环保阻燃剂；8份Taxanol成膜助剂，本发明中所用Taxanol成膜助剂均来源于美国伊士曼公司。
制备本实施例的高温域水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)水性乳液的配制：
在常温下，将20份玻璃化温度为10℃的水性丙烯酸乳液与10份玻璃化温度为50℃的网络互穿乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性乳液；
(2)填料、助剂的加入：
将片状云母粉、金属粉、短碳纤维、液体环保阻燃剂按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性乳液中，然后加入水性分散剂0.5份、水性消泡剂0.25份、水性润湿剂0.5份，经高速搅拌混合均匀；
(3)成膜及调漆：
往上述溶液中加入8份Taxanol成膜助剂、1.0份水性分散剂、0.25份水性消泡剂和0.3份增稠剂调节稠度，最后加入适量的防冻剂和防腐防霉剂后，即获得高温域水性阻尼涂料。
实施例2
本实施例的高温域水性阻尼涂料，主要组分按照如下重量比例配比：45份水性乳液；60份粒度为120目的片状云母粉；15份粒度为200目的金属粉，该金属粉由铝粉和锌粉按任意重量配比混合；3份碳纤维；8份液体环保阻燃剂；12份Taxanol成膜助剂。
制备本实施例的高温域水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)水性乳液的配制：
在常温下，15份玻璃化温度为5℃的水性丙烯酸乳液与30份玻璃化温度为40℃的网络互穿乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性乳液；
(2)填料、助剂的加入：
将片状云母粉、金属粉、碳纤维、液体环保阻燃剂按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性乳液中，然后加入水性分散剂0.8份、水性消泡剂0.45份、水性润湿剂0.55份，经高速搅拌混合均匀；
(3)成膜及调漆：
往上述溶液中加入12份Taxanol成膜助剂，以及1.2份水性分散剂和0.55份水性消泡剂，再加入0.5份增稠剂调节稠度，最后加入适量的防冻剂和防腐防霉剂，即获得高温域水性阻尼涂料。
实施例3
本实施例的高温域水性阻尼涂料，主要组分按照如下重量比例配比：50份水性乳液；40份粒度为400目的片状云母粉；8份粒度为300目的金属粉，该金属粉由铝粉和锌粉按任意重量配比混合；碳纤维10份；12份液体环保阻燃剂；15份Taxanol成膜助剂。
制备本实施例的高温域水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)水性乳液的配制：
在常温下，将20份玻璃化温度为10℃的水性丙烯酸乳液与30份玻璃化温度为45℃网络互穿乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性乳液；
(2)填料、助剂的加入：
将片状云母粉、金属粉、碳纤维、液体环保阻燃剂按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性乳液中，然后加入水性分散剂0.5份、水性消泡剂0.25份、水性润湿剂0.5份，经高速搅拌混合均匀；
(3)成膜及调漆：
往上述溶液中加入15份Taxanol成膜助剂，以及0.5份水性分散剂和0.5份水性消泡剂，再加入0.4份增稠剂调节稠度，最后加入适量的防冻剂和防腐防霉剂，即获得高温域水性阻尼涂料。
实施例4
本实施例的高温域水性阻尼涂料，主要组分按照如下重量比例配比：55份水性乳液；50份粒度为40目的片状云母粉；6份粒度为300目的金属粉，该金属粉由铝粉和锌粉按任意重量配比混合；15份碳纤维；15份液体环保阻燃剂；20份Taxanol成膜助剂。
制备本实施例的高温域水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)水性乳液的配制：
在常温下，将15份玻璃化温度为10℃的水性丙烯酸乳液与40份玻璃化温度为50℃网络互穿乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性乳液；
(2)填料、助剂的加入：
将片状云母粉、金属粉、碳纤维、液体环保阻燃剂按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性乳液中，然后加入水性分散剂1.0份、水性消泡剂0.8份、水性润湿剂0.8份，经高速搅拌混合均匀；
(3)成膜及调漆：
再将上述溶液中加入20份Taxanol成膜助剂，以及1.0份水性分散剂和0.2份水性消泡剂，再加入0.6份增稠剂调节稠度，最后加入适量的防冻剂和防腐防霉剂，即获得高温域水性阻尼涂料。
实施例5
本实施例的高温域水性阻尼涂料，主要组分按照如下重量比例配比：55份水性乳液；40份粒度为200目的片状云母粉；5份粒度为200目的金属粉，该金属粉由铝粉和锌粉按任意重量配比混合；8份碳纤维；12份液体环保阻燃剂；15份Taxanol成膜助剂。
制备本实施例的高温域水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)水性乳液的配制：
在常温下，将25份玻璃化温度为10℃的水性丙烯酸乳液与30份玻璃化温度为45℃网络互穿乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性乳液；
(2)填料、助剂的加入：
将片状云母粉、金属粉、碳纤维、液体环保阻燃剂按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性乳液中，然后加入水性分散剂0.5份、水性消泡剂0.25份、水性润湿剂1份，经高速搅拌混合均匀；
(3)成膜及调漆：
再将上述溶液中加入15份Taxanol成膜助剂，以及0.5份水性分散剂和0.5份水性消泡剂，再加入0.5份增稠剂调节稠度，最后加入适量的防冻剂和防腐防霉剂，即获得高温域水性阻尼涂料。
表1：各实施例在不同温度下的阻尼性能
表2：各实施例涂层干燥后导热系数(W/m·K)
  编号   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5
  导热系数   76   109   85   103   91

Claims (6)

1.一种高温域水性阻尼涂料，其特征在于：以水性乳液为主剂，以片状云母粉和金属粉为主要无机填料，以碳纤维为辅助填料，以水性分散剂、水性消泡剂、水性润湿剂、增稠剂为主要涂料助剂，还有阻燃剂和成膜助剂，所述各种原料的重量配比为：
水性乳液为具有核-壳结构的水性丙烯酸网络互穿乳液，其固含量为40％-70％，占30-55份；
片状云母粉粒度在40目到400目之间，占30-60份；
金属粉为铝粉和锌粉按任意重量配比混合，粒度为200目-400目，占5-15份；
碳纤维占3-15份；水性分散剂占1-2份；水性消泡剂占0.5-1份；水性润湿剂占0.5-1份；增稠剂占0.3-1.5份，阻燃剂占5-15份；成膜助剂占8-20份。
2.根据权利要求1所述的高温域水性阻尼涂料，其特征在于：所述的碳纤维为普通短碳纤维。
3.根据权利要求1所述的高温域水性阻尼涂料，其特征在于：所述的阻燃剂为液体环保阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的高温域水性阻尼涂料，其特征在于：所述的成膜助剂为Taxanol成膜助剂。
5.根据权利要求1所述的高温域水性阻尼涂料，其特征在于：所述的涂料助剂还包括适量的防冻剂和防腐防霉剂。
6.一种制备权利要求1所述的高温域水性阻尼涂料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配制水性乳液
在常温下，将具有不同玻璃化温度的核-壳结构水性丙烯酸乳液和网络互穿乳液按照FOX方程进行混合，并在水中搅拌混合均匀后得到固含量为40％-70％的水性乳液；
(2)填料、助剂的加入
在水性乳液中按重量比加入片状云母粉、金属粉、碳纤维、阻燃剂，再加入0.5-1份水性分散剂，0.25-0.5份水性消泡剂，0.5-1份水性润湿剂后，高速搅拌混合均匀；
(3)成膜及调漆
再给上述溶液加入成膜助剂，以及1-2份水性分散剂和0.25-0.5份水性消泡剂，最后加入增稠剂调节稠度后即完成。
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