CN103897508A - 一种水性船用阻尼涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性船用阻尼涂料及其制备方法，以具有互穿网络结构的水性苯丙乳液为成膜物质，片状结构的云母粉为填料，加入涂料助剂，主要组分的重量比例为40～65份水性混合乳液；35～60份填料；20～40份阻燃剂。本发明的水性船用阻尼涂料经过水性乳液的混合，填料、助剂的加入与调漆制得。本发明公开的水性船用阻尼涂料具有施工性能，复合损耗因子高，常温下能快速干燥，对钢板附着力强，阻燃性能好，施涂后钢板不会有生锈现象，是一款环保型涂料。

Description

一种水性船用阻尼涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性船用阻尼涂料及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，船泊噪声污染问题已经引起了广泛的关注，国内外也陆续出台了一系列的法律、法规、规则，加大对于噪声污染问题的整治力度。噪声的治理主要是通过对噪声源、传播途径的控制以及对接受者的保护来实现。其中，在对噪声源的治理和传播途径的控制方面，阻尼涂料由于施工方便，成本较低，阻尼性能好，因而日渐得到了更加广泛的推广和应用，特别是环保型阻尼涂料。

环保型阻尼涂料兼具某些粘性液体在一定状态下损耗能量的特性和弹性固体材料存贮能量的特性，因此当它产生动态应力和应变时，有一部分能量被转化为热能而耗散掉，这种现象表现为阻尼特性，这些涂层具有减振降噪作用，目前已有不少环保型阻尼涂料的制造技术和产品。如中国专利一种快干型水性阻尼涂料及其制备方法（CN101955711 B）提供了一种快干型水性阻尼涂料，由A、B两种乳液混合而成。A以水性乳液作为主剂，加入片状云母粉、无机填料与助剂；B包括破乳剂、催干剂和水。尽管该发明的水性阻尼涂料能有效提高水性阻尼材料的干燥速度和有较高的阻尼损耗因子，对基材附着性能良好，强度高，具有良好的耐候性和突出的阻尼减震效果，但施工较为复杂，涂层质量波动较大。中国专利一种低温域水性阻尼涂料及其制备方法（CN 101851452 A）则公开了一种低温域水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以无机填料为主要填料，以橡胶粉为辅助填料，并加入涂料助剂，主要组分重量比例配比为20-30份核壳结构的水性丙烯酸乳液；15-25份网络互穿乳液；20-45份无机填料；5-20份橡胶粉；10-20份阻燃剂；5-20份成膜助剂。该水性阻尼涂料具有很高的复合损耗因子，在低温环境下的阻尼性能，但存在阻燃性差、干燥时间长的不足。船用阻尼材料不仅要求有较好的阻尼性能，还要求有较高的阻燃性，良好的施工性和较快的干燥速度，因而现有的环保型阻尼涂料无法满足船用材料的要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种水性船用阻尼涂料及其制备方法，将具有不同玻璃化温度的水性苯丙乳液共混，可有效改善涂料在常温环境下的阻尼性能。通过调整乳液、填料和涂料助剂的比例及其利用它们之间的协同作用，使得制备的水性阻尼涂料能够满足较好地船用材料的要求。该涂料在常温下具有良好的阻尼性能，主要适用于常温下需要对船泊上的有关场合进行减振降噪处理的领域。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种水性船用阻尼涂料，包括下列组分及按重量份数的含量：

水性混合乳液       40～65份；

云母粉             35～60份；

阻燃剂             20～40份；

分散剂             0.5～1份；

润湿剂             0.4～0.8份；

消泡剂             0.6～2份；

防霉剂             0.1～0.8份；

增稠剂             1.3～2.5份；

防冻剂             0.4～1份；

成膜助剂           1.5～4份；

防闪锈剂           0.4～1份；

多功能助剂         0.05～0.1份。

一种水性船用阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）水性混合乳液的配制：在常温下，将几种不同玻璃化转变温度的水性苯丙乳液混合均匀，搅拌后获得水性混合乳液；

2）填料、助剂的加入与调漆：将云母粉、阻燃剂按照重量配比加入先前配制的水性混合乳液中，然后加入总使用量30～50%的分散剂、消泡剂、润湿剂，经高速搅拌混合后，再加入剩下的分散剂、消泡剂、润湿剂，以及防冻剂、防霉剂、成膜助剂、防闪锈剂、多功能助剂，最后用增稠剂调节稠度，即制得水性船用阻尼涂料。

所述的水性苯丙乳液具有互穿网络结构，聚合物的质量百分比浓度为30～45%。

所述的云母粉的粒度为40目到200目之间。

所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或三氧化二锑中的至少一种。

所述的分散剂为通用型聚羧酸钠盐水性分散剂；所述的润湿剂为硅醇类非离子表面活性剂；所述的消泡剂为通用型的水性消泡剂，其主要成分为疏水成分、脂肪族矿油及乳化剂；所述的防霉剂为四氯间苯二腈；所述的增稠剂为高效碱溶胀型稠剂或非离子聚氨酯缔合型增稠剂的至少一种；所述的防冻剂为乙二醇；所述的成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯；所述的防闪锈剂为高级脂肪酸盐；所述的多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

本发明的机理如下：

本发明的水性船用阻尼涂料采用具有互穿网络结构的水性苯丙乳液为主剂，以不同目数的云母粉为填料，通过调节不同玻璃化温度的水性苯丙乳液添加量和添加比例，改变涂层在常温下的阻尼性能和阻尼温域，大大改善其在常温环境下的阻尼性能。

本发明的水性船用阻尼涂料具有以下优点：

(1)阻燃性能好，满足装船使用要求。选用苯丙乳液为成膜物质，并在水性船用阻尼涂料中加入大比例的无机阻燃剂，保证该阻尼涂层符合表面材料可燃性要求，并使热释放总量和热释放速率峰值低于规范指标，使得烟气和毒性试验免于进一步试验。这一检测项目的成功突破，为实际装船使用奠定了基础；

(2)具有很高的复合损耗因子。本款涂料是用具有互穿网络结构的高阻尼特性的水性苯丙乳液作为成膜物质，白云母粉为功能阻尼填料，通过调整各种乳液和白云母粉的用量和比例，得到了一款具有较好阻尼性能的水性涂料。

(3)常温下能够快速干燥。功能涂料中难以挥发的成膜助剂和防冻剂等材料的用量较少，涂料含固量高达75%以上，填料粒径较大，这些措施保证水性船用阻尼涂料能在常温下可以快速干燥成膜；

(4)对钢板附着力强。涂料中有水性润湿剂、水性分散剂、水性消泡剂和成膜助剂等涂料助剂，保证水性船用阻尼涂料在涂覆时，能快速浸润钢板，同时采用不同目数的白云母粉，使得得到涂层更为密实。进一步，涂料中含有较大比例的水性苯丙乳液，这样可使涂层对钢板产生较大的附着力。

此外，本款水性船用阻尼涂料还具有其它优点，如施工性能好、涂覆后钢板不会出现生锈现象、无有毒有害物质等。因而，本款水性船用阻尼涂料是一款性能优良的环保型涂料。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施例做进一步的说明。

实施例1

本实施例常温域的水性船用阻尼涂料，主要组分按重量比例的配比为：50份水性混合乳液；10份40目的云母粉；15份100目的云母粉；20份200目的云母粉；25份氢氧化铝；2份Taxanol 成膜助剂，本发明中所用Taxanol 成膜助剂来源于美国伊士曼公司。

制备本实施例的常温水性船用阻尼涂料的方法，包括以下步骤：

(1)在常温下，将35份玻璃化温度为10℃的水性苯丙乳液与15份玻璃化温度为40℃的水性苯丙乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性混合乳液；

(2)将云母粉、氢氧化铝按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性混合乳液中，然后加入分散剂0.4份、消泡剂0.5份、润湿剂0.3份，经高速搅拌混合均匀；

(3)向步骤(2)溶液中加入2份Taxanol 成膜助剂、0.5份分散剂、0.5份消泡剂，加入适量的防闪锈剂、多功能助剂、防冻剂和防霉剂，经低速搅拌混合均匀，最后用增稠剂调节稠度，即获得水性船用阻尼涂料。

参照IMO 2010 FTP Code Part 2、IMO 2010 FTP Code Part 5、GB/T 16406-1996、GB/T1728-89、GB/T1749-1979、IMO MSC.282(86)有关修正案的要求，分别对制得的水性船用阻尼涂料的可燃性、烟气及毒性、损耗因数（常温）、干燥时间、稠度、无石棉测限进行测试，以及钢板粘接后拉伸强度进行测试。测试结果为涂层符合船用表面材料的可燃性要求，烟雾少，平均的复合损耗因子                                                

达到了0.197，表干时间（常温）为6小时，实干时间（常温）为31小时，稠度为11cm，无石棉，拉伸强度为0.44Mpa。

实施例2

本实施例常温域的水性船用阻尼涂料，主要组分按重量比例的配比为：55份水性混合乳液；15份100目的云母粉；30份200目的云母粉；20份氢氧化铝；10份氢氧化镁；3.5份Taxanol 成膜助剂，本发明中所用Taxanol 成膜助剂来源于美国伊士曼公司。

制备本实施例的常温水性船用阻尼涂料的方法，包括以下步骤：

(1)在常温下，将35份玻璃化温度为10℃的水性苯丙乳液与20份玻璃化温度为40℃的水性苯丙乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性混合乳液；

(2)将云母粉、氢氧化铝、氢氧化镁按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性混合乳液中，然后加入分散剂0.4份、消泡剂0.7份、润湿剂0.2份，经高速搅拌混合均匀；

(3)向步骤(2)溶液中加入3.5份Taxanol 成膜助剂、0.4份分散剂、0.8份消泡剂，加入适量的防闪锈剂、多功能助剂、防冻剂和防霉剂，经低速搅拌混合均匀，最后用增稠剂调节稠度，即获得水性船用阻尼涂料。

参照IMO 2010 FTP Code Part 2、IMO 2010 FTP Code Part 5、GB/T 16406-1996、GB/T1728-89、GB/T1749-1979、IMO MSC.282(86)有关修正案的要求，分别对制得的水性船用阻尼涂料的可燃性、烟气及毒性、损耗因数（常温）、干燥时间、稠度、无石棉测限进行测试，以及钢板粘接后拉伸强度进行测试。测试结果为涂层符合船用表面材料的可燃性要求，烟雾少，平均的复合损耗因子

达到了0.224，表干时间（常温）为7小时，实干时间（常温）为33小时，稠度为11cm，无石棉，拉伸强度为0.47Mpa。

实施例3

本实施例常温域的水性船用阻尼涂料，主要组分按重量比例的配比为40份水性混合乳液；5份40目的云母粉；10份100目的云母粉；25份200目的云母粉；10份氢氧化铝；10份三氧化二锑；1.8份Taxanol 成膜助剂，本发明中所用Taxanol 成膜助剂来源于美国伊士曼公司。

制备本实施例的常温水性船用阻尼涂料的方法，包括以下步骤：

(1)在常温下，将30份玻璃化温度为5℃的水性苯丙乳液与10份玻璃化温度为45℃的水性苯丙乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性混合乳液；

(2)将云母粉、氢氧化铝、三氧化二锑按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性混合乳液中，然后加入分散剂0.3份、消泡剂0.4份、润湿剂0.5份，经高速搅拌混合均匀；

(3)向步骤(2)溶液中加入1.8份Taxanol 成膜助剂、0.5份分散剂、0.5份消泡剂，加入适量的防闪锈剂、多功能助剂、防冻剂和防霉剂，经低速搅拌混合均匀，最后用增稠剂调节稠度，即获得水性船用阻尼涂料。

参照IMO 2010 FTP Code Part 2、IMO 2010 FTP Code Part 5、GB/T 16406-1996、GB/T1728-89、GB/T1749-1979、IMO MSC.282(86)有关修正案的要求，分别对制得的水性船用阻尼涂料的可燃性、烟气及毒性、损耗因数（常温）、干燥时间、稠度、无石棉测限进行测试，以及钢板粘接后拉伸强度进行测试。测试结果为涂层符合船用表面材料的可燃性要求，烟雾少，平均的复合损耗因子

达到了0.186，表干时间（常温）为6小时，实干时间（常温）为29小时，稠度为11cm，无石棉，拉伸强度为0.43Mpa。

实施例4

本实施例常温域的水性船用阻尼涂料，主要组分按重量比例的配比为45份水性混合乳液；8份40目的云母粉；12份100目的云母粉；20份200目的云母粉；23份氢氧化镁；2.5份Taxanol 成膜助剂，本发明中所用Taxanol 成膜助剂来源于美国伊士曼公司。

制备本实施例的常温水性船用阻尼涂料的方法，包括以下步骤：

(1)在常温下，将25份玻璃化温度为10℃的水性苯丙乳液与20份玻璃化温度为40℃的水性苯丙乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性混合乳液；

(2)将云母粉、氢氧化镁按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性混合乳液中，然后加入分散剂0.4份、消泡剂0.5份、润湿剂0.25份，经高速搅拌混合均匀；

(3)向步骤(2)溶液中加入2.5份Taxanol 成膜助剂、0.5份分散剂、0.5份消泡剂，加入适量的防闪锈剂、多功能助剂、防冻剂和防霉剂，经低速搅拌混合均匀，最后用增稠剂调节稠度，即获得水性船用阻尼涂料。

参照IMO 2010 FTP Code Part 2、IMO 2010 FTP Code Part 5、GB/T 16406-1996、GB/T1728-89、GB/T1749-1979、IMO MSC.282(86)有关修正案的要求，分别对制得的水性船用阻尼涂料的可燃性、烟气及毒性、损耗因数（常温）、干燥时间、稠度、无石棉测限进行测试，以及钢板粘接后拉伸强度进行测试。测试结果为涂层符合船用表面材料的可燃性要求，平均的复合损耗因子

达到了0.208，表干时间（常温）为7小时，实干时间（常温）为31小时，稠度为11cm，无石棉，拉伸强度为0.46Mpa。

实施例5

本实施例常温域的水性船用阻尼涂料，主要组分按重量比例的配比为40份水性混合乳液；10份40目的云母粉；15份100目的云母粉；28份200目的云母粉；13份氢氧化铝；10份三氧化二锑；2.5份Taxanol 成膜助剂，本发明中所用Taxanol 成膜助剂来源于美国伊士曼公司。

制备本实施例的常温水性船用阻尼涂料的方法，包括以下步骤：

(1)在常温下，将30份玻璃化温度为10℃的水性苯丙乳液与10份玻璃化温度为40℃的水性苯丙乳液混合均匀，搅拌混合均匀后获得水性混合乳液；

(2)将云母粉、氢氧化铝、三氧化二锑按照上述的重量配比加入步骤(1)中已配制好的水性混合乳液中，然后加入分散剂0.5份、消泡剂0.4份、润湿剂0.4份，经高速搅拌混合均匀；

(3)向步骤(2)溶液中加入2.5份Taxanol 成膜助剂、0.5份分散剂、0.5份消泡剂，加入适量的防闪锈剂、多功能助剂、防冻剂和防霉剂，经低速搅拌混合均匀，最后用增稠剂调节稠度，即获得水性船用阻尼涂料。

参照IMO 2010 FTP Code Part 2、IMO 2010 FTP Code Part 5、GB/T 16406-1996、GB/T1728-89、GB/T1749-1979、IMO MSC.282(86)有关修正案的要求，分别对制得的水性船用阻尼涂料的可燃性、烟气及毒性、损耗因数（常温）、干燥时间、稠度、无石棉测限进行测试，以及钢板粘接后拉伸强度进行测试。测试结果为涂层符合船用表面材料的可燃性要求，烟雾少，平均的复合损耗因子

达到了0.188，表干时间（常温）为5小时，实干时间（常温）为27小时，稠度为11cm，无石棉，拉伸强度为0.42Mpa。 

Claims (6)

1.一种水性船用阻尼涂料，其特征在于，包括下列组分及按重量份数的含量：

水性混合乳液       40～65份；

云母粉             35～60份；

阻燃剂             20～40份；

分散剂             0.5～1份；

润湿剂             0.4～0.8份；

消泡剂             0.6～2份；

防霉剂             0.1～0.8份；

增稠剂             1.3～2.5份；

防冻剂             0.4～1份；

成膜助剂           1.5～4份；

防闪锈剂           0.4～1份；

多功能助剂         0.05～0.1份。

2.一种水性船用阻尼涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）水性混合乳液的配制：在常温下，将几种不同玻璃化转变温度的水性苯丙乳液混合均匀，搅拌后获得水性混合乳液；

2）填料、助剂的加入与调漆：将云母粉、阻燃剂按照重量配比加入先前配制的水性混合乳液中，然后加入总使用量30～50%的分散剂、消泡剂、润湿剂，经高速搅拌混合后，再加入剩下的分散剂、消泡剂、润湿剂，以及防冻剂、防霉剂、成膜助剂、防闪锈剂、多功能助剂，最后用增稠剂调节稠度，即制得水性船用阻尼涂料。

3.根据权利要求2所述的水性船用阻尼涂料的制备方法，其特征在于，所述的水性苯丙乳液具有互穿网络结构，聚合物的质量百分比浓度为30～45%。

4.根据权利要求2所述的水性船用阻尼涂料的制备方法，其特征在于，所述的云母粉的粒度为40目到200目之间。

5.根据权利要求2所述的水性船用阻尼涂料的制备方法，其特征在于，所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或三氧化二锑中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的水性船用阻尼涂料的制备方法，其特征在于，所述的分散剂为通用型聚羧酸钠盐水性分散剂；所述的润湿剂为硅醇类非离子表面活性剂；所述的消泡剂为通用型的水性消泡剂，其主要成分为疏水成分、脂肪族矿油及乳化剂；所述的防霉剂为四氯间苯二腈；所述的增稠剂为高效碱溶胀型稠剂或非离子聚氨酯缔合型增稠剂的至少一种；所述的防冻剂为乙二醇；所述的成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯；所述的防闪锈剂为高级脂肪酸盐；所述的多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。