CN102533016B - 吸声涂覆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸声涂覆材料，在每100质量份涂料中含有吸声功能材料5-50质量份，阻燃材料0.1-35质量份，粘结材料10-40质量份和普通涂料中的无机填料、助剂和水。吸声功能材料为选自矿渣纤维、矿物纤维、玻璃纤维、木质纤维等具有纤维结构材料中的一种或几种的复合，且吸声功能材料经过防水改性处理。本发明涂覆材料的经过驻波管法测试NRC系数在0.4以上，具有很好的吸声降噪性能，同时具有优异的防火性能，而且具有低导热系数，能降低建筑物能耗，是一种集吸声、阻燃、装饰为一体的环保功能吸声涂覆材料，可应用于建筑物表面。

Description

吸声涂覆材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种新型的吸声涂覆材料，可广泛使用于建筑室内环境。该材料不仅具有优异的吸声性能，同时具有很好的防火、防水性能，而且具有很好的装饰性能。

背景技术

噪声污染与空气污染和水污染一起，并称为当今世界的三大污染。尤其是随着近年来工业的高速发展，汽车工业的迅猛发展，以及人们生活水平的提高等，这些因素都给人居环境的带来了巨大的噪声污染。噪声污染不仅会影响到机械、电子等设备的安全使用性能，同时会给人体健康带来严重危害。

噪声污染对人们的健康和日常生活的危害日益为人们所重视，吸声材料应运而生。吸声材料不仅可以改善室内的音质环境，而且对噪声控制也起到非常重要的作用。建筑吸声材料的品种很多，目前我国生产使用比较多的主要是石膏、玻璃棉、岩棉、珍珠岩、聚苯乙烯泡沫塑料、金属盒微穿孔等板材类吸声材料，这些材料有特定的厚度和尺寸，在贮存、运输方面，尤其是安装时对安装技术和对象都有严格要求。同时，有些产品可能会给人体和环境带来严重危害，有些产品的造价过高等等，众多因素的影响，导致目前建筑环境的噪声污染很严重，还没有合适的解决噪声污染的途径和方法。

随着两个损失惨重、影响深远的北京“央视北配楼”和上海“高层住宅楼”两大火灾，其直接经济损失达12亿元，并且造成很多无辜人员丧命，引起了人们对建筑材料防火性能的高度关注和质疑。深刻反省建筑功能材料和装饰装修材料的防火标准、材料选择及施工应用等防火安全问题。在选用吸声、装饰等功能性建筑材料时，对具有优异的防火性能，特别是具有整体不燃特性的材料，需求更加迫切。

近年来，我国有部分吸声涂料产品申报了专利。专利CN1425720A公开了一种吸音环保涂料，采用粉煤灰漂珠作骨料，漂珠在涂料体系中所占份额较低，同时漂珠是空心封闭的孔，所以涂层的吸声系数有限，此外，涂料没有进行防火处理。专利CN1429869A公开了一种音乐厅闪光吸音特种涂料，主要添加了珍珠岩和泡沫聚苯乙烯颗粒，珍珠岩添加量较高，但吸声性能不佳，泡沫聚苯乙烯耐燃烧性能差，涂层在吸声和防火性能方面都有限。专利CN100543095C公开了一种轻质吸音涂料及其制备方法，采用开孔膨胀珍珠岩为骨料，以丙烯酸乳液为粘结材料，珍珠岩在吸声材料领域中的应用，主要集中在厚质的板材类产品中，薄的涂层吸声效果很差。同时，混响室法测定的吸声系数比驻波管法显著偏高。此外，该产品没有进行防火处理，会给建筑物带来安全隐患。同时，已有专利的选用材料都没有进行防水处理，因为吸声材料吸水后，性能会急剧下降，所以这些产品在推广使用时，都会有不完善、不成熟的方面。

发明内容

本发明的目的是提供一种建筑室内用兼具吸声降噪功能以及防火性的吸声涂覆材料。

本发明的吸声涂覆材料，在每100质量份涂料中，至少含有以下组分：

吸声功能材料 5-50质量份；

阻燃材料     0.1-35质量份；

粘结材料    10-40质量份；和

普通涂料中的无机填料、助剂和水。

其中，所述吸声功能材料为选自矿渣纤维、矿物纤维、玻璃纤维、木质纤维等具有纤维结构材料中的一种或几种的复合，所述吸声功能材料经过防水改性处理。

所述阻燃材料为无机阻燃材料和有机阻燃材料中的一种或几种复合。

所述粘结材料为有机粘结材料和无机粘结材料，有机粘结材料选自醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液和各种乳液，无机粘结材料选硅溶胶等，所用粘结材料为其中一种或多种复合使用。

所述无机填料为钛白粉、重钙粉、硅藻土、膨润土、绢云母、轻钙、立德粉、灰钙粉、煅烧高岭土、重晶石、滑石粉中的一种或几种复合，在吸声涂覆材料种用量为0.2-11质量份。

其中含有普通涂料组分助剂0.1-5质量份，所述助剂为消泡剂、分散剂、润湿剂、抗冻融剂、成膜助剂、pH调节剂、流平剂、增稠剂、防霉剂等多种助剂。

以上吸声涂覆材料中，所述吸声功能材料的防水改性处理为在其表面包覆防水剂。具体为在纤维材料表面均匀喷洒无闪点水性硅酸盐系防水剂(如BS16、BS1001、BS45)，使防水剂均匀包覆在纤维材料表面。

具体的，所述吸声涂覆材料在每100质量份中，含有以下组分：

吸声功能材料 5-50质量份；

阻燃材料     0.1-35质量份；

粘结材料     10-40质量份；

无机填料     0.2-11质量份；

助剂         0.1-5质量份；以及

水。

本发明另一目的在于提供上述吸声涂覆材料的制备方法。该方法是按配方要求称取一定量的水作为分散物质，添加抗冻融剂、消泡剂、PH调节剂、润湿剂、分散剂、防霉剂等助剂到水中分散，然后将无机填料、阻燃材料按比例添加到上述分散的溶液中继续分散，最后根据配方补足另外一些助剂用量，如增稠剂、消泡剂等，最后，将吸声功能材料按照配方比例分散到上述体系中，配制出吸声涂覆材料。

采用以上技术方案，本发明通过利用无机矿物纤维材料、植物纤维材料等多种材料，配以水性成膜物质和助剂等组成水性分散体系。使多种纤维多孔材料有机结合，发挥协同作用，使得到的涂覆材料具有优异的吸声性能、防火性能和施工性能等。这里，纤维材料内部具有大量的、相互连通的、敞开的微孔，当声波入射到多孔材料时，引起孔隙中的空气振动。由于摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能转变成热能；此外，孔隙中的空气与孔壁、纤维之间的热传导，也会引起热损失，使声能衰减。同时，通过几种纤维材料的复合使用，不同孔径的材料进行组配，更可提高涂覆材料的吸声性能。阻燃材料的加入，不仅可以显著提高涂覆材料的不燃烧性能，具有很好的防火性，而且可以给涂覆材料提供了骨架作用，提高材料的强度性能。

本发明的涂覆类吸声材料，经过驻波管法测试NRC系数在0.4以上，不仅具有很好的吸声性能，同时具有不燃烧的特性，是一种环保的水性、喷涂类涂覆产品，解决了板材类吸声产品的安装使用困难。同时，产品所用的材料为质轻的纤维类材料，可以降低建筑物表面的导热系数，大大减少建筑能耗。本发明的涂覆吸声材料，具有优异的吸声性能，同时具有简单的喷涂施工工艺，兼具有价格低廉、防火性能优异、具有一定的装饰性能，是一种集吸声、阻燃、装饰为一体的环保功能吸声涂覆材料，可应用于建筑物表面。

具体实施方式

本发明吸声涂覆材料，包括吸声功能材料、阻燃材料等功能组分，并结合普通涂料的粘结材料、无机填料和助剂等构成水性涂料。其中：

吸声功能材料：为矿渣纤维(由高炉矿渣或冶金炉矿渣等制备)、矿物纤维(由玄武岩、辉绿岩、白云石等制备)、玻璃纤维、木质纤维等具有连通微孔结构的纤维材料，通常为絮状。本发明可以选用其中一种或多种复合组成吸声功能材料，组合使用时的组合比例没有限制；吸声功能材料的量占总重量的5％～50％。

上述这些纤维材料虽然具有连通微孔结构，但是通常情况下，其直接用于涂料中分散性不佳容易自身团聚导致吸声效果不理想，另一方面，该纤维材料本身具有吸湿性，直接加入涂料中在涂料使用后容易吸附空气中的水分使其微孔堵塞而失去吸声性能，因此，难以直接在涂料中作为吸声功能材料使用。本发明为了提高吸声涂覆材料在各种条件下的吸声效果，且为了使这些纤维材料能用于水性涂料中与其它组分协同发挥作用，本发明对吸声功能材料进行了防水改性处理。

该防水改性处理为在纤维材料表面均匀喷洒无闪点水性硅酸盐系防水剂(如BS16、BS1001、BS45)，使防水剂均匀包覆在纤维材料表面。

经防水改性处理后的纤维材料，改善了纤维材料在乳液、树脂或水中的分散性能，同时避免了吸声涂覆材料使用后吸水降低吸声性能的现象。由于防水处理使纤维材料内部保持了大量的、相互连通的、敞开的微孔，当声波入射到该多孔材料时，会引起孔隙中的空气振动，由于摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能转变成热能而达到吸声效果；此外，存于孔隙中的空气与孔壁、纤维之间的热传导，也会引起热损失而使声能衰减。

阻燃材料：选用已有常用的无机阻燃材料(如三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，氧化镁)和有机阻燃材料(如聚合物磷系阻燃剂)，选择其中的一种或几种组合使用，组合使用时的组合比例没有限制。阻燃材料占涂覆材料总重量的0.1％～35％。在本发明中，阻燃材料主要功能为了提高防火性能，使其具有很好的耐燃烧性能，同时可以提高涂层的稳定性和强度。

粘结材料：用于提高材料的成膜性能和粘结强度。本发明中使用但不限于醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液、水性环氧树脂、荷叶型乳液等各种水性乳液、无机粘结材料硅溶胶等。可以单独或多种粘结材料组合使用，组合使用时的组合比例没有限制。粘结材料用量为涂料总重量的10％～40％。

无机填料：钛白、重钙、硅藻土、膨润土、绢云母、轻钙、立德粉、灰钙粉、煅烧高岭土、重晶石、滑石粉等矿物材料粉体，用于提高体系稳定性，这些材料可以单独或多种组合使用，组合使用时的组合比例没有限制。粘结材料用量可为涂料总重量的0.2％～11％。

助剂：包括消泡剂(如NXZ、8034、4481)、分散剂(如DP-270、B03)、润湿剂(如X-100)、抗冻融剂(如丙二醇、乙二醇)、成膜助剂(醇酯十二)、pH调节剂(如AMP-95)、流平剂(如L150)、增稠剂(如纤维素、TT935、RM-8W、H400)、防霉剂(如HF、N-96)等助剂。在本发明中，助剂的主要作用为调节涂层的状态和性能，各种助剂可视需要选择性加入一种或多种，助剂的总使用量可为涂料总重量的0.1％～5％。

以上所有原料均可商购。

涂料的配制：

按配方要求称取一定量的水作为分散物质，添加抗冻融剂、消泡剂、PH调节剂、润湿剂、分散剂、防霉剂等助剂到水中分散，然后将无机填料、阻燃材料按比例添加到上述分散的溶液中继续分散，最后根据配方补足一些助剂用量，如增稠剂、消泡剂等。最后，将吸声功能材料按照配方比例分散到上述体系中，配制出吸声涂覆材料(水性涂料)。

以下以具体实施例说明本发明的组配(质量，按份数计，单位按实际需求量可为克、千克或其的倍数)以及功能，其中所用到的纤维材料均按前述方式经过防水改性处理。

实施例一：

吸声涂覆材料的制备按以下配料和上述配制方法完成。

按上述配料和方法配制成涂覆材料，喷涂在水泥纤维板上，涂层厚度为5mm，采用驻波管法(GBJ 88-1985《驻波管法吸声系数和声阻抗率测量规范》标准)测试吸声系数，采用GB 8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》标准测试防火性能。

经过检测，涂层NRC为0.43的吸声系数，说明至少有40％的噪声被材料吸收，能显著降低噪声污染。

燃烧性能实验表明，涂层没有有害物质释放、耐燃烧等级达到A级不燃烧水平。

实施例二：

用与实施例一相同的方法进行功能检测，涂层厚度为10mm。结果：驻波管法测试的NRC为0.45；涂层达到不燃烧。

实施例三：

用与实施例一相同的方法进行功能检测，涂层厚度为8mm。结果：涂层驻波管法测试的NRC为0.46；涂层不燃烧。

实施例四：

配料	质量	比例(％)
			矿物纤维(玄武岩来源)	250	50
阻燃剂(聚合物磷系)	0.5	0.1
			硅溶胶	60	12
膨润土	5	1
			助剂(4481：0.5，H400：0.5)	1	0.2
水	180

用与实施例一相同的方法进行功能检测，涂层厚度为11mm。结果：实施例四的涂层驻波管法测试的NRC为0.75；涂层具有A级不燃烧性能。

实施例五

用与实施例一相同的方法进行功能检测，涂层厚度为11mm。结果：实施例五的涂层NRC为0.82，具有A级不燃烧性能。实施例五使用不同的纤维材料复配使用，不同孔径的孔隙可以配合，具有更好的吸声性能。

Claims (8)

1.一种吸声涂覆材料，其特征在于，在每100质量份涂料中，至少含有以下组分：

吸声功能材料  5－50质量份；

阻燃材料      0.1－35质量份；

粘结材料      10－40质量份；和

普通涂料中的无机填料、助剂和水；

所述吸声功能材料为选自矿渣纤维、矿物纤维、玻璃纤维、木质纤维具有纤维结构材料中的一种或几种的复合，所述吸声功能材料经过防水改性处理。

2.根据权利要求1所述的吸声涂覆材料，其特征在于，所述阻燃材料为无机阻燃材料和有机阻燃材料中的一种或几种复合。

3.根据权利要求1所述的吸声涂覆材料，其特征在于，所述的粘结材料为有机粘结材料和无机粘结材料，有机粘结材料选自醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液各种乳液，无机粘结材料选硅溶胶，所用粘结材料为其中一种或多种复合使用。

4.根据权利要求1所述的吸声涂覆材料，其特征在于，所述的无机填料为钛白粉、重钙粉、硅藻土、膨润土、绢云母、轻钙、立德粉、灰钙粉、煅烧高岭土、重晶石、滑石粉中的一种或几种复合，在吸声涂覆材料中用量为0.2—10质量份。

5.根据权利要求1所述的吸声涂覆材料，其特征在于，其中含有普通涂料组分助剂0.1－5质量份，所述助剂为消泡剂、分散剂、润湿剂、抗冻融剂、成膜助剂、pH调节剂、流平剂、增稠剂、防霉剂多种助剂。

6.根据权利要求1至5任一所述的吸声涂覆材料，其特征在于，所述对吸声功能材料的防水改性处理为在其表面包覆防水剂。

7.根据权利要求6所述的吸声涂覆材料，其特征在于，防水改性处理具体操作为向吸声功能材料表面均匀喷洒无闪点水性硅酸盐系防水剂至防水剂均匀包覆在纤维材料表面。

8.根据权利要求7所述的吸声涂覆材料，在每100质量份中，含有以下组分：