CN107383977A - 一种水性阻燃阻尼涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性阻燃阻尼涂料，属于涂料技术领域。本发明首先利用云母、膨润土等为原料制得混合粉末后与水、十六烷基三甲基溴化铵混合分散，得悬浮液后与蓖麻油、二甲基甲醇离心分离，收集沉淀物干燥后得阻尼填料，加入环氧树脂中并接枝丙烯酸单体，旋蒸后得阻尼填料改性树脂乳液，随后利用瓜尔胶为原料制备改性瓜尔胶，再将水、乙二醇苯醚、消泡剂等混合后加入重质碳酸钙、膨胀石墨等进行研磨，得浆料后与阻尼填料改性树脂乳液、改性瓜尔胶等混合出料，即可得水性阻燃阻尼涂料，本发明制得的阻尼涂料具有低温阻尼性能好、阻尼温域宽、阻燃性能好的优点，且涂料干燥时间适中、施工性能较好，具有广阔的应用前景。

Description

一种水性阻燃阻尼涂料
技术领域
本发明公开了一种水性阻燃阻尼涂料，属于涂料技术领域。
背景技术
振动、噪声是各行业普遍存在并亟待解决的问题，主要包括交通噪声、工业噪声和生活噪声。目前，发达国家对噪声危害已经立法，机电产品中广泛采用减振降噪技术和材料。其中，阻尼材料作为一种能有效地降低设备及板壁结构的振动和辐射噪声的材料，被广泛应用于飞机、轨道列车、汽车和船舶等多个领域。
阻尼涂料是一种具有减振、隔声和一定密封性的特种涂料，是环保性减振降噪材料。阻尼涂料由高分子树脂加入适量的填料以及辅助材料配制而成，可广泛用于飞机、船舶、车辆和各种机械的减振和降噪，由于涂料可直接喷涂在结构表面上，故施工方便，尤其对结构复杂的表面，更体现出它的优越性。
随着人们环保意识的增强，以水为主要分散介质的水性阻尼涂料日益受到人们的青睐，用以替代传统的溶剂型阻尼涂料。水性阻尼涂料是以水为分散介质，以有机树脂和有机填料为成膜物，不含任何有毒有机溶剂的绿色环保涂料。但是现有的水性阻尼涂料也存在阻尼温域较窄、低温阻尼性能较差、阻燃性能不佳的缺陷，且涂料干燥时间长、施工性能差，导致其使用范围受到限制。因此，开发一种阻尼温域宽、干燥速度快、阻燃性能良好且低温阻尼性较好的水性阻尼涂料成为业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有的水性阻尼涂料阻尼温域较窄、低温阻尼性能较差、阻燃性能不佳，且涂料干燥时间长、施工性能差的缺陷，提供一种水性阻燃阻尼涂料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种水性阻燃阻尼涂料，包括下述重量份原料：分别选取100～120份浆料、80～100份阻尼填料改性树脂乳液、0.1～0.3份流平剂和1～3份纳米二氧化硅；
所述浆料是按重量份数计，包括：60～80份水、5～7份乙二醇苯醚、10～15份乙二醇、1～3份消泡剂、3～5份聚乙烯吡咯烷酮、2～4份羟丙基甲基纤维素、1～3份润湿剂、5～10份重质碳酸钙、2～4份磷酸锌和3～5份膨胀石墨。
所述原料中还可以加入10～12份改性瓜尔胶，所述的改性瓜尔胶是用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵醚化改性瓜尔胶得到的。
所述的阻尼填料改性树脂乳液是按重量份数计，包括5～10份阻尼填料、50～60份环氧树脂E44、100～120g丙酮和25～30份丙烯酸。
所述的阻尼填料的制备方法为：
（1）按重量份数计，分别选取30～50份云母、20～40份膨润土、20～30份硅酸钙、5～10份钛白粉和8～12份滑石粉，混合后加入球磨罐中球磨2～3h，球磨后，过300～320目筛，收集得混合粉末；
（2）按质量比1:5将混合粉末加入水中，搅拌混合10～15min后加入混合粉末质量5～10%十六烷基三甲基溴化铵，在10～20KHz条件下超声分散10～15min，分散后得悬浮液；
（3）向悬浮液中加入悬浮液质量3～5%蓖麻油和悬浮液质量5～7%二甲基甲醇，搅拌5～10min后静置2～3h，静置后加入离心分离机中，在2000～2500r/min转速下离心分离，收集沉淀物并干燥，收集干燥粉末，即为阻尼填料。
所述流平剂为BYK-333。
所述消泡剂为BYK-024，润湿剂为CF-10。
本发明的有益效果是：
（1）本发明利用丙烯酸改性环氧树脂的树脂乳液为基体，再利用云母、膨润土等制备得阻尼填料添加在树脂乳液中，通过加入阻尼填料复合后，树脂乳液中的高分子链之间、高分子链与阻尼填料、阻尼填料和阻尼填料之间都会产生摩擦，从而将机械能转变成热能消散掉，起到阻尼的效果；
（2）本发明利用蓖麻油、二甲基甲醇中的有机物对混合填料改性后，添加在树脂乳液中，可明显提高乳液和混合填料的的相容性，从而拓宽阻尼涂料的高阻尼温域，提高阻尼性能；
（3）本发明加入改性瓜尔胶，其目的是为了在使树脂乳液的分子链上侧基体积增大，从而增强极性，提高阻尼性能，并且改性瓜尔胶分子链间氢键多，相互作用强，使得分子链间摩擦阻力显著增加，表现出优异的阻尼性能；
（4）本发明制备得到的阻燃填料还具有良好的阻燃性能，制得的阻尼涂料具有优异的阻燃性能和减振降噪效果。
具体实施方式
按重量份数计，分别选取30～50份云母、20～40份膨润土、20～30份硅酸钙、5～10份钛白粉和8～12份滑石粉，混合后加入球磨罐中球磨2～3h，球磨后，过300～320目筛，收集得混合粉末，按质量比1:5将混合粉末加入水中，搅拌混合10～15min后再加入混合粉末质量5～10%十六烷基三甲基溴化铵，在10～20KHz条件下超声分散10～15min，分散后得悬浮液，向悬浮液中加入悬浮液质量3～5%蓖麻油和悬浮液质量5～7%二甲基甲醇，搅拌5～10min后静置2～3h，静置后加入离心分离机中，在2000～2500r/min转速下离心分离，收集沉淀物并放入烘箱中，在60～80℃温度下干燥4～6h，收集干燥粉末，即为阻尼填料，按重量份数计，分别选取5～10份阻尼填料、50～60份环氧树脂E44、100～120g丙酮和25～30份丙烯酸，将阻尼填料和环氧树脂E44搅拌混合5～10min后加入丙酮中，并在15～25KHz条件下超声分散，分散后滴加丙烯酸，控制滴滴加结束后停止超声分散，将超声分散后的混合液装入三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为80～85℃，保温搅拌反应4～5h，反应结束后向三口烧瓶中加入480～500mL去离子水，并将三口烧瓶置于分散机下，在1500～2000r/min转速下搅拌50～60min，再将搅拌后的物料转入旋转蒸发仪，在56～58℃温度下旋转蒸发30～40min，蒸发后出料，即可得阻尼填料改性树脂乳液，按质量比1:10，称取瓜尔胶加入去离子水中，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节pH值为8.0～9.0，静置溶胀60～80min，再加入瓜尔胶质量1～3%3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，加热至60～70℃，搅拌反应1～3h，反应结束后冷却至室温，并用质量分数为8%盐酸调节pH至7.0，冷冻干燥收集干燥物，再将干燥物加入粉碎机中粉碎后过80～100目筛，得改性瓜尔胶，按重量份数计，分别称取60～80份水、5～7份乙二醇苯醚、10～15份乙二醇、1～3份消泡剂BYK-024、3～5份聚乙烯吡咯烷酮、2～4份羟丙基甲基纤维素、1～3份润湿剂CF-10、5～10份重质碳酸钙、2～4份磷酸锌和3～5份膨胀石墨，混合后置于研磨机中，研磨至粒径为20～25μm后出料，得浆料，按重量份数计，分别选取100～120份浆料、80～100份阻尼填料改性树脂乳液、10～12份改性瓜尔胶、0.1～0.3份流平剂BYK-333，1～3份纳米二氧化硅以200～250r/min转速搅拌混合30～50min后再以2000～3000r/min转速搅拌10～15min后出料，即可得到水性阻燃阻尼涂料。
实例1
按重量份数计，分别选取30份云母、20份膨润土、20份硅酸钙、5份钛白粉和8份滑石粉，混合后加入球磨罐中球磨2h，球磨后，过300目筛，收集得混合粉末，按质量比1:5将混合粉末加入水中，搅拌混合10min后再加入混合粉末质量5%十六烷基三甲基溴化铵，在10KHz条件下超声分散10min，分散后得悬浮液，向悬浮液中加入悬浮液质量3%蓖麻油和悬浮液质量5%二甲基甲醇，搅拌5min后静置2h，静置后加入离心分离机中，在2000r/min转速下离心分离，收集沉淀物并放入烘箱中，在60℃温度下干燥4h，收集干燥粉末，即为阻尼填料，按重量份数计，分别选取5份阻尼填料、50份环氧树脂E44、100g丙酮和25份丙烯酸，将阻尼填料和环氧树脂E44搅拌混合5min后加入丙酮中，并在15KHz条件下超声分散，分散后滴加丙烯酸，控制滴滴加结束后停止超声分散，将超声分散后的混合液装入三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为80℃，保温搅拌反应4h，反应结束后向三口烧瓶中加入480mL去离子水，并将三口烧瓶置于分散机下，在1500r/min转速下搅拌50min，再将搅拌后的物料转入旋转蒸发仪，在56℃温度下旋转蒸发30min，蒸发后出料，即可得阻尼填料改性树脂乳液，按质量比1:10，称取瓜尔胶加入去离子水中，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节pH值为8.0，静置溶胀60min，再加入瓜尔胶质量1%3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，加热至60℃，搅拌反应1h，反应结束后冷却至室温，并用质量分数为8%盐酸调节pH至7.0，冷冻干燥收集干燥物，再将干燥物加入粉碎机中粉碎后过80目筛，得改性瓜尔胶，按重量份数计，分别称取60份水、5份乙二醇苯醚、10份乙二醇、1份消泡剂BYK-024、3份聚乙烯吡咯烷酮、2份羟丙基甲基纤维素、1份润湿剂CF-10、5份重质碳酸钙、2份磷酸锌和3份膨胀石墨，混合后置于研磨机中，研磨至粒径为20μm后出料，得浆料，按重量份数计，分别选取100份浆料、80份阻尼填料改性树脂乳液、10份改性瓜尔胶、0.1份流平剂BYK-333，1份纳米二氧化硅以200r/min转速搅拌混合30min后再以2000r/min转速搅拌10min后出料，即可得到水性阻燃阻尼涂料。
实例2
按重量份数计，分别选取40份云母、30份膨润土、25份硅酸钙、8份钛白粉和10份滑石粉，混合后加入球磨罐中球磨2h，球磨后，过310目筛，收集得混合粉末，按质量比1:5将混合粉末加入水中，搅拌混合13min后再加入混合粉末质量8%十六烷基三甲基溴化铵，在15KHz条件下超声分散13min，分散后得悬浮液，向悬浮液中加入悬浮液质量4%蓖麻油和悬浮液质量6%二甲基甲醇，搅拌8min后静置2h，静置后加入离心分离机中，在2250r/min转速下离心分离，收集沉淀物并放入烘箱中，在70℃温度下干燥5h，收集干燥粉末，即为阻尼填料，按重量份数计，分别选取8份阻尼填料、55份环氧树脂E44、110g丙酮和28份丙烯酸，将阻尼填料和环氧树脂E44搅拌混合8min后加入丙酮中，并在20KHz条件下超声分散，分散后滴加丙烯酸，控制滴滴加结束后停止超声分散，将超声分散后的混合液装入三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为83℃，保温搅拌反应4h，反应结束后向三口烧瓶中加入490mL去离子水，并将三口烧瓶置于分散机下，在1750r/min转速下搅拌55min，再将搅拌后的物料转入旋转蒸发仪，在57℃温度下旋转蒸发35min，蒸发后出料，即可得阻尼填料改性树脂乳液，按质量比1:10，称取瓜尔胶加入去离子水中，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节pH值为8.5，静置溶胀70min，再加入瓜尔胶质量2%3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，加热至65℃，搅拌反应2h，反应结束后冷却至室温，并用质量分数为8%盐酸调节pH至7.0，冷冻干燥收集干燥物，再将干燥物加入粉碎机中粉碎后过90目筛，得改性瓜尔胶，按重量份数计，分别称取70份水、6份乙二醇苯醚、13份乙二醇、2份消泡剂BYK-024、4份聚乙烯吡咯烷酮、3份羟丙基甲基纤维素、2份润湿剂CF-10、8份重质碳酸钙、3份磷酸锌和4份膨胀石墨，混合后置于研磨机中，研磨至粒径为23μm后出料，得浆料，按重量份数计，分别选取110份浆料、90份阻尼填料改性树脂乳液、11份改性瓜尔胶、0.2份流平剂BYK-333，2份纳米二氧化硅以225r/min转速搅拌混合40min后再以2500r/min转速搅拌13min后出料，即可得到水性阻燃阻尼涂料。
实例3
按重量份数计，分别选取50份云母、40份膨润土、30份硅酸钙、10份钛白粉和12份滑石粉，混合后加入球磨罐中球磨3h，球磨后，过320目筛，收集得混合粉末，按质量比1:5将混合粉末加入水中，搅拌混合15min后再加入混合粉末质量10%十六烷基三甲基溴化铵，在20KHz条件下超声分散15min，分散后得悬浮液，向悬浮液中加入悬浮液质量5%蓖麻油和悬浮液质量7%二甲基甲醇，搅拌10min后静置3h，静置后加入离心分离机中，在2500r/min转速下离心分离，收集沉淀物并放入烘箱中，在80℃温度下干燥6h，收集干燥粉末，即为阻尼填料，按重量份数计，分别选取10份阻尼填料、60份环氧树脂E44、120g丙酮和30份丙烯酸，将阻尼填料和环氧树脂E44搅拌混合10min后加入丙酮中，并在25KHz条件下超声分散，分散后滴加丙烯酸，控制滴滴加结束后停止超声分散，将超声分散后的混合液装入三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为85℃，保温搅拌反应5h，反应结束后向三口烧瓶中加入500mL去离子水，并将三口烧瓶置于分散机下，在2000r/min转速下搅拌60min，再将搅拌后的物料转入旋转蒸发仪，在58℃温度下旋转蒸发40min，蒸发后出料，即可得阻尼填料改性树脂乳液，按质量比1:10，称取瓜尔胶加入去离子水中，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节pH值为9.0，静置溶胀80min，再加入瓜尔胶质量3%3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，加热至70℃，搅拌反应3h，反应结束后冷却至室温，并用质量分数为8%盐酸调节pH至7.0，冷冻干燥收集干燥物，再将干燥物加入粉碎机中粉碎后过100目筛，得改性瓜尔胶，按重量份数计，分别称取80份水、7份乙二醇苯醚、15份乙二醇、3份消泡剂BYK-024、5份聚乙烯吡咯烷酮、4份羟丙基甲基纤维素、3份润湿剂CF-10、10份重质碳酸钙、4份磷酸锌和5份膨胀石墨，混合后置于研磨机中，研磨至粒径为25μm后出料，得浆料，按重量份数计，分别选取120份浆料、100份阻尼填料改性树脂乳液、12份改性瓜尔胶、0.3份流平剂BYK-333，3份纳米二氧化硅以250r/min转速搅拌混合50min后再以3000r/min转速搅拌15min后出料，即可得到水性阻燃阻尼涂料。
对实例1～3制得的水性阻燃阻尼涂料和德晨水性阻尼涂料（对比例）进行性能检测，其测试结果如下表1：
表1不同阻尼涂料性能
综上所述，本发明制得的水性阻燃阻尼涂料具有低温阻尼性能好、阻尼温域宽、阻燃性能优良的优点，可以在较宽温度频率范围内发挥减震、降噪、消声和隔声作用，且涂料施工性能较好，干燥时间适中，可广泛应用于飞机、轨道列车、汽车和船舶等多个领域。

Claims (6)

1.一种水性阻燃阻尼涂料，其特征在于：包括下述重量份原料：分别选取100～120份浆料、80～100份阻尼填料改性树脂乳液、0.1～0.3份流平剂和1～3份纳米二氧化硅；所述浆料是按重量份数计，包括：60～80份水、5～7份乙二醇苯醚、10～15份乙二醇、1～3份消泡剂、3～5份聚乙烯吡咯烷酮、2～4份羟丙基甲基纤维素、1～3份润湿剂、5～10份重质碳酸钙、2～4份磷酸锌和3～5份膨胀石墨。
2.根据权利要求1所述的一种水性阻燃阻尼涂料，其特征在于：所述原料中还可以加入10～12份改性瓜尔胶，所述的改性瓜尔胶是用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵醚化改性瓜尔胶得到的。
3.根据权利要求1所述的一种水性阻燃阻尼涂料，其特征在于：所述的阻尼填料改性树脂乳液是按重量份数计，包括5～10份阻尼填料、50～60份环氧树脂E44、100～120g丙酮和25～30份丙烯酸。
4.根据权利要求3所述的一种水性阻燃阻尼涂料，其特征在于：所述的阻尼填料的制备方法为：
（1）按重量份数计，分别选取30～50份云母、20～40份膨润土、20～30份硅酸钙、5～10份钛白粉和8～12份滑石粉，混合后加入球磨罐中球磨2～3h，球磨后，过300～320目筛，收集得混合粉末；
（2）按质量比1:5将混合粉末加入水中，搅拌混合10～15min后加入混合粉末质量5～10%十六烷基三甲基溴化铵，在10～20KHz条件下超声分散10～15min，分散后得悬浮液；
（3）向悬浮液中加入悬浮液质量3～5%蓖麻油和悬浮液质量5～7%二甲基甲醇，搅拌5～10min后静置2～3h，静置后加入离心分离机中，在2000～2500r/min转速下离心分离，收集沉淀物并干燥，收集干燥粉末，即为阻尼填料。
5.根据权利要求1所述的一种水性阻燃阻尼涂料，其特征在于：所述流平剂为BYK-333。
6.根据权利要求1所述的一种水性阻燃阻尼涂料，其特征在于：所述消泡剂为BYK-024，润湿剂为CF-10。
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