CN107760182A

CN107760182A - 一种吸音涂料组合物

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Publication number: CN107760182A
Application number: CN201711037153.3A
Authority: CN
Inventors: 汪涛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2018-03-06

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，具体而言，涉及一种吸音涂料组合物，包括水性聚氨酯乳液及分散在其中的钛白粉和复合纤维，所述的复合纤维包括具有大孔的内芯和含有介孔的外壁；本发明提供的吸音涂料组合物，在水性聚氨酯乳液中分散有内外不同孔隙结构的复合纤维，不但可以起到降低整体涂层质量的效果，而且还可以阻挡声波的传递，起到隔音的作用，同时，该多孔隙的复合纤维形成的网络结构具有一定的缓冲作用，可以有效的缓冲吸音涂层受热膨胀的作用力，防止吸音涂层起皮开裂；通过添加钛白粉，对入射的光线具有反射效果，减缓了吸音涂层的老化，提高了耐候性能。

Description

一种吸音涂料组合物

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体而言，涉及一种吸音涂料组合物。

背景技术

目前，噪音污染对人们的健康和日常生活的危害日益为人们所重视，建筑的吸声功能在诸多建筑功能中的地位在逐渐增高。吸声材料不仅可以改善室内的音质环境，而且对于噪声控制也起到非常重要的作用。

涂料，因其色彩丰富、装饰性能好，生产施工简便，兼具有一定的保护作用而成为建筑工程中最为重要的建筑装饰材料之一，赋予涂料以吸音功能近年来成为涂料领域开发的技术方向之一。现有技术中的吸音涂料，是指采用生物纤维、矿物纤维等为主要原料结合其他防火剂、防湿、防霉腐剂等，通过专业机械将之与粘胶剂一起喷出，附着于内屋面、墙面，形成2-10mm厚的表观具有多孔隙棉状涂层材料，是一种较为新颖，也属于发展中的内屋面、墙面吸声材料。

随着科技的进步，现有技术中的吸音材料已不能满足隔音的要求，并且，原有的喷涂作业需要专业人士使用专业的喷枪进行喷涂，已不能适应现有的吸音涂料，并且，原有的吸音材料喷涂在墙面上形成的棉状表层不太美观，且原有涂料的耐候性能较差，在潮湿、高温的环境下容易出现脱皮的现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种吸音效果好，耐候性能好的吸音涂料组合物。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种吸音涂料组合物，包括水性聚氨酯乳液及分散在其中的钛白粉和复合纤维，所述的复合纤维包括具有大孔的内芯和含有介孔的外壁。

本发明中，通过在水性聚氨酯乳液中分散具有不同孔隙结构的复合纤维，不但可以降低整体涂层的重量，而且还可以阻挡声波的传递，起到隔音的作用，同时，该具有多孔隙的复合纤维形成的网络结构具有一定的柔韧性，在吸音涂料形成的涂层受热膨胀作用力时具有一定的缓冲作用，防止吸音涂层起皮开裂；所述的吸音涂料中含有钛白粉，对入射的光线具有反射效果，减缓了吸音涂层的老化，提高了耐候性能。

进一步的，根据本发明，本发明中所述的复合纤维中，内芯中的大孔的孔径范围为50-100nm。

进一步的，根据本发明，本发明中所述的复合纤维中，外壁上介孔的孔径范围为10-45nm。

根据本发明，本发明中所述的钛白粉的作用在于增强光线的折射和散射，优选为金红石型钛白粉，其折射率为2.71，具有优异的遮盖小姑，对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强涂层的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分的通过，延长涂层的寿命。进一步的，本发明中所述的钛白粉的粒径为0.1-0.4μm。

根据本发明，复合纤维及钛白粉的用量是影响吸音涂层性能的重要因素，为了优化吸音涂层的韧性和吸音效果，优选的情况下，本发明中所述的水性聚氨酯乳液、钛白粉与复合纤维的质量比为1：(0.05-0.1)：(0.1-0.35)。

根据本发明，本发明中所述内芯材料选自多孔聚偏氟乙烯纤维、多孔聚对苯二甲酸乙二酯纤维、多孔聚芳酯纤维、多孔聚醋酸乙烯纤维、多孔尼龙6纤维、多孔聚甲基丙烯酸甲酯纤维、多孔聚苯胺纤维纤维、多孔聚氧化乙烯纤维、多孔聚乙烯吡咯烷酮纤维中的至少一种。

根据本发明，本发明中所述的外壁材料选自聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

本发明还提供了上述的吸音涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚合物乳液A与发泡剂混合均匀后进行纺丝，得到聚合物纤维；

(2)将步骤(1)中得到的聚合物纤维、扩链剂和可溶性的金属盐置于聚合物乳液B中，在80-100℃的条件下反应15-40min，然后在酸性溶液中浸泡15-30min，再放入150-200℃的温度下烘烤15-30min，得到复合纤维；

(3)将钛白粉、复合纤维和水性聚氨酯乳液按配方称量并混合均匀，加入助剂在40-60℃的条件下搅拌1-3h得到所述的吸音涂料组合物。

本发明中，通过在聚合物乳液A中混入发泡剂并进行纺丝得到分散有发泡剂的聚合物纤维，发泡剂经高温分解后即可得到所述的复合纤维的内芯材料，所述的发泡剂为所属领域技术人员所熟知的，具体的，优选为4,4-氧代双苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺中的至少一种。

进一步的，本发明通过控制混入聚合物乳液A中的发泡剂的含量控制复合纤维内芯的大孔的数量，优选的，所述的发泡剂与聚合物乳液A的质量比为1：(6.6-12.5)。

根据本发明，本发明中所述的聚合物乳液A选自聚偏氟乙烯乳液、聚对苯二甲酸乙二酯乳液、聚芳酯乳液、聚醋酸乙烯乳液、尼龙6乳液、聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚苯胺乳液、聚氧化乙烯乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液中的至少一种。

将聚合物纤维在含有可溶性金属盐和扩链剂的聚合物乳液B中浸染，在聚合物纤维的表层得到含有金属离子的聚合物外壁，聚合物外壁材料中的金属离子能够在酸性溶液中发生迁移，从而在聚合物外壁上形成微孔结构。本发明中，扩链剂的添加量为占聚合物纤维的0.2-1％，所述的可溶性金属盐的用量占聚合物纤维的3-10％。

根据本发明，所述的聚合物乳液B选自聚偏氟乙烯乳液、聚对苯二甲酸乙二酯乳液、聚芳酯乳液、聚醋酸乙烯乳液、尼龙6乳液、聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚苯胺乳液、聚氧化乙烯乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液中的至少一种,聚合物乳液B用于在聚合物纤维表面形成外壁层，其用量为占聚合物纤维总量的1-5％。

所述的可溶性金属盐是形成外壁上介孔结构的重要物质，优选的，所述的可溶性金属盐可以选自钠盐、钾盐、可溶性铜盐、可溶性铁盐中的至少一种，更为具体的，所述的可溶性金属盐选自氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、氯化铜、硫酸铜、硝酸铜、氯化铁中的至少一种。

根据本发明，本发明中所述扩链剂选自脂肪族二醇、芳香族二醇中的至少一种。其中所述脂肪族二醇选自乙二醇、1,3-丁二醇、1,10-葵二醇、1,4-环己二醇、1,8-辛二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇和3-甲基-1,5-戊二醇中的至少一种；其中所述芳香族二醇选自对苯二酚双羟乙基醚和/或间苯二酚双羟乙基醚。

根据本发明，本发明中所述的酸性溶液的作用在于对复合纤维外壁结构中的金属离子进行洗脱，本发明对所述的酸性溶液的没有特殊要求，可以为所属领域技术人员所熟知的，例如酸源可以为无机酸和/或有机酸，所述无机酸可以为盐酸、硝酸、硫酸、硼酸、高氯酸、硫氰酸、亚硫酸、磷酸、亚磷酸、次氯酸等中的至少一种；所述有机酸可以为甲酸、乙酸、苯甲酸、苯磺酸等中的至少一种。

根据本发明，本发明中用于配伍形成吸音涂料组合物的助剂是乳胶涂料中常规助剂，包括增稠剂、润湿剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、pH调节剂、成膜助剂、防冻剂、消泡剂等，具体的，所述的增稠剂包括羟乙基纤维素或蒙脱石粘土增稠剂，加入增稠剂能够达到理想的防沉效果和厚涂流挂效果，并提高涂料的保水性，使厚涂的涂层不开裂。上述增稠剂需在水中充分分散直至液体成胶状才能发挥其优越的增稠流变性能，一般在制漆预混合阶段添加。增稠剂添加量为配方总量的0.2-0.5％。

其它助剂所选用的类型在本发明中没有特殊要求，其用量为乳胶涂料制备的常规用量，每种助剂的添加量为配方总量的0.1-2％。

本发明具有以下技术效果：

1、本发明提供的吸音涂料组合物，在水性聚氨酯乳液中分散有内外不同孔隙结构的复合纤维，不但可以起到降低整体涂层质量的效果，而且还可以阻挡声波的传递，起到隔音的作用，同时，该多孔隙的复合纤维形成的网络结构具有一定的缓冲作用，可以有效的缓冲吸音涂层受热膨胀的作用力，防止吸音涂层起皮开裂；

2、本发明提供的吸音涂料组合物中还含有钛白粉，对入射的光线具有反射效果，减缓了吸音涂层的老化，提高了耐候性能。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1

一种吸音涂料组合物的制备方法：

(1)将3000g聚偏氟乙烯乳液与300g 4,4-氧代双苯磺酰肼混合均匀后进行纺丝，得到聚合物纤维，纺丝工艺为：电源电压60KV，纺丝环境条件为温度35℃，相对湿度90％；多针头喷丝单元针头间距30cm，喷丝单元针头数量为90个；

(2)将步骤(1)中得到的聚合物纤维、16.5g的乙二醇和165g氯化钠置于100g聚芳酯乳液中，在90℃的条件下反应30min，然后在1mol/L的乙酸中浸泡20min，每隔30min更换一次浸泡液，直至不再有钠离子析出，再放入180℃的温度下烘烤20min，得到复合纤维；

(3)将水性聚氨酯乳液、钛白粉与复合纤维按质量比为1：0.08：0.2称量并混合均匀，加入占配方总量0.5％的羟乙基纤维素，在50℃的条件下搅拌2h得到所述的吸音涂料组合物。

构成上述吸音涂料组合物的复合纤维中，内芯中的大孔的孔径为80nm，外壁上介孔的孔径为30nm。

实施例2

一种吸音涂料组合物的制备方法：

(1)将3000g聚对苯二甲酸乙二酯乳液与270g偶氮二甲酰胺混合均匀后进行纺丝，得到聚合物纤维，纺丝工艺为：电源电压60KV，纺丝环境条件为温度35℃，相对湿度90％；多针头喷丝单元针头间距30cm，喷丝单元针头数量为90个；

(2)将步骤(1)中得到的聚合物纤维、9.9g 1,3-丁二醇和163.5g硫酸钠置于65.4g聚醋酸乙烯乳液中，在85℃的条件下反应20min，然后在1mol/L的甲酸中浸泡20min，每隔30min更换一次浸泡液，直至不再有钠离子析出，再放入160℃的温度下烘烤20min，得到复合纤维；

(3)将水性聚氨酯乳液、钛白粉与复合纤维按质量比为1：0.06：0.15称量并混合均匀，加入占配方总量0.3％的羟乙基纤维素，在45℃的条件下搅拌1.5h得到所述的吸音涂料组合物。

构成上述吸音涂料组合物的复合纤维中，内芯中的大孔的孔径范围为60nm，外壁上介孔的孔径范围为20nm。

实施例3

一种吸音涂料组合物的制备方法：

(1)将3000g聚芳酯乳液与360g N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺混合均匀后进行纺丝，得到聚合物纤维，纺丝工艺为：电源电压60KV，纺丝环境条件为温度35℃，相对湿度90％；多针头喷丝单元针头间距30cm，喷丝单元针头数量为90个；

(2)将步骤(1)中得到的聚合物纤维、30.24g 1,10-葵二醇和302.4g硝酸钠置于134.4g尼龙6乳液中，在95℃的条件下反应15-40min，然后在1mol/L的硼酸中浸泡20min，每隔30min更换一次浸泡液，直至不再有钠离子析出，再放入190℃的温度下烘烤25min，得到复合纤维；

(3)将水性聚氨酯乳液、钛白粉与复合纤维按质量比为1：0.09：0.33称量并混合均匀，加入占配方总量0.3％的羟乙基纤维素，在55℃的条件下搅拌2.5h得到所述的吸音涂料组合物。

构成上述吸音涂料组合物的复合纤维中，内芯中的大孔的孔径为90nm，外壁上介孔的孔径为40nm。

实施例4

一种吸音涂料组合物的制备方法：

(1)将3000g聚醋酸乙烯乳液与240g4,4-氧代双苯磺酰肼混合均匀后进行纺丝，得到聚合物纤维，纺丝工艺为：电源电压60KV，纺丝环境条件为温度35℃，相对湿度90％；多针头喷丝单元针头间距30cm，喷丝单元针头数量为90个；

(2)将步骤(1)中得到的聚合物纤维、6.48g 1,4-环己二醇和97.2g氯化钾置于32.4g聚甲基丙烯酸甲酯乳液中，在80℃的条件下反应40min，然后在1mol/L的硫酸中浸泡30min，每隔30min更换一次浸泡液，直至不再有钾离子析出，再放入200℃的温度下烘烤15min，得到复合纤维；

(3)将水性聚氨酯乳液、钛白粉与复合纤维按质量比为1：0.05：0.1称量并混合均匀，加入占配方总量0.5％的羟乙基纤维素，在40℃的条件下搅拌3h得到所述的吸音涂料组合物。

构成上述吸音涂料组合物的复合纤维中，内芯中的大孔的孔径范围为50nm，外壁上介孔的孔径范围为10nm。

实施例5

一种吸音涂料组合物的制备方法：

(1)将3000g尼龙6乳液与450g N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺混合均匀后进行纺丝，得到聚合物纤维，纺丝工艺为：电源电压60KV，纺丝环境条件为温度35℃，相对湿度90％；多针头喷丝单元针头间距30cm，喷丝单元针头数量为90个；

(2)将步骤(1)中得到的聚合物纤维、34.5g 1,8-辛二醇和345g硫酸钾置于172.5g聚苯胺乳液中，在100℃的条件下反应15min，然后在1mol/L的硝酸中浸泡15min，每隔30min更换一次浸泡液，直至不再有钾离子析出，再放入150℃的温度下烘烤30min，得到复合纤维；

(3)将水性聚氨酯乳液、钛白粉与复合纤维按质量比为1：0.1：0.35称量并混合均匀，加入占配方总量0.5％的羟乙基纤维素，在60℃的条件下搅拌1h得到所述的吸音涂料组合物。

构成上述吸音涂料组合物的复合纤维中，内芯中的大孔的孔径范围为100nm，外壁上介孔的孔径范围为45nm。

对比例1

将实施例1中的发泡剂4,4-氧代双苯磺酰肼的用量更改为100g，其余不变，制备得到吸音涂料组合物。

对比例2

将实施例1中的可溶性金属盐氯化钠的用量更改为50g，其余不变，制备得到吸音涂料组合物。

对比例3

按实施例1的制备方法及相关组分用量，在步骤(2)中不添加可溶性金属盐氯化钠，其余不变。

对比例4

按实施例1的制备方法及相关组分用量，在步骤(3)中不添加钛白粉，其余不变。

性能测试：

1、吸音系数

根据GB/T 20247-2006《声学混响室吸声测量》标准要求测试上述实施例得到的吸音涂料组合物的吸声系数并记录到表1中。

2、耐湿热性能

将上述实施例制备得到的吸音涂料组合物涂覆到50cm×50cm的板材上，在90％RH、90℃条件下放置240h，观察涂层表面是否有开裂起皮现象，将测试结果记录到表1中。

3、耐高低温冲击试验

将上述实施例制备得到的吸音涂料组合物涂覆到50cm×50cm的板材上，在-10℃条件下保温1h，然后转入60℃、90％RH条件下保持1h，如此，循环50次，观察涂层表面是否有开裂起皮现象，该高低温冲击试验使用无锡博奥试验设备有限公司提供的BAGD-900高低温试验箱进行，将测试结果记录到表1中。

表1：

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种吸音涂料组合物，其特征在于：包括水性聚氨酯乳液及分散在其中的钛白粉和复合纤维，所述的复合纤维包括具有大孔的内芯和含有介孔的外壁。

2.根据权利要求1所述的吸音涂料组合物，其特征在于：所述的复合纤维中，内芯中的大孔的孔径范围为50-100nm。

3.根据权利要求1所述的吸音涂料组合物，其特征在于：所述的复合纤维中，外壁上介孔的孔径范围为10-45nm。

4.根据权利要求1所述的吸音涂料组合物，其特征在于：所述的钛白粉为金红石型钛白粉，其粒径为0.1-0.4μm。

5.根据权利要求1所述的吸音涂料组合物，其特征在于：所述的水性聚氨酯乳液、钛白粉与复合纤维的质量比为1：(0.05-0.1)：(0.1-0.35)。

6.根据权利要求1所述的吸音涂料组合物，其特征在于：所述内芯材料选自多孔聚偏氟乙烯纤维、多孔聚对苯二甲酸乙二酯纤维、多孔聚对苯二甲酸乙二酯纤维、多孔聚芳酯纤维、多孔聚醋酸乙烯纤维、多孔尼龙6纤维、多孔聚甲基丙烯酸甲酯纤维、多孔聚苯胺纤维纤维、多孔聚氧化乙烯纤维、多孔聚乙烯吡咯烷酮纤维中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的吸音涂料组合物，其特征在于：所述的外壁材料选自聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。