CN107880678A - 拓宽阻尼温域水性阻尼涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料及制备方法，属水性阻尼涂料制作领域，在去离子水中加入丙烯酸单体及引发剂，在一定条件下发生乳液聚合反应，反应结束后将不同玻璃化转变特性的水性丙烯酸乳液复配共混，向体系中加入各种功能助剂及功能填料。本发明的优点：通过将乳液聚合与物理共混相结合，最终达到拓宽阻尼温域的效果，在体系中加入功能助剂及功能性填料，获取宽温域高性能水性阻尼涂料，温度范围达到‑25℃~70℃，能够满足船舶制造工业的基本要求以及船舶航行过程中各项水相和海洋环境；同时具有优异的阻尼性能、力学性能及阻燃性能；材料自身VOC含量较低，符合当今环保安全的发展要求。
Description
技术领域
本发明专利属于水性阻尼涂料技术领域，尤其是涉及一种拓宽水性阻尼涂料适用范围的方法。
背景技术
阻尼涂料是一种具有消音、隔声、减振、隔热等性能的特种涂料，相比其他固体阻尼材料，阻尼涂料粘度适中，可直接喷涂于结构表面，因此施工方便，尤其对结构复杂的表面，如弯头、拐角、连接缝隙等，更能体现出它的优越性，在舰船管路和船舱等部件的阻尼降噪技术领域，具有广阔的应用前景和发展空间。在特定温度区域内，显著降低噪声和振动对舰船自身安全和工作性能的影响，对现代军事工业具有较高的应用价值。传统阻尼涂料通常以有机溶剂为分散介质，在制造和使用过程中，由于含有大量有机挥发物质，严重破坏和污染环境。水性阻尼涂料以水性树脂为基质、水为分散介质，加入大量填料和功能助剂等组成。由于水作为水性阻尼涂料的分散介质，材料自身VOC的含量很低，具有节能环保、施工安全方便、黏结性强等优点。目前水性阻尼涂料存在阻尼温域较窄、阻尼性能较低的问题，在船舶工业及其他工业领域的应用受到极大限制。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料及制备方法，它是利用不同玻璃化转变特性的水性乳液体系和乳液聚合反应相结合，能够有效解决同类产品阻尼温域较窄的问题，显著拓宽水性阻尼涂料的使用范围，推动环保型涂料产品的发展及应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料，其特征在于：由以下组分按重量份数组成：
水性丙烯酸乳液A组份 5-15份，
水性丙烯酸乳液B组份 5-15份，
水性丙烯酸乳液C组份 5-15份，
丙烯酸单体 5-15份，
引发剂 0.1-2份，
水性润湿分散剂 0.5-3份，
水性消泡剂 0.1-1份，
水性阻燃剂 5-20份，
无机增稠剂 3-18份，
有机增稠剂 1-10份，
水性防霉防腐剂 0.1-3份，
成膜助剂 1-10份，
附着力促进剂 1-10份，
功能性填料 10-50份，
去离子水 20-60份。
所述水性丙烯酸乳液A组分的阻尼温域为低温段， B组分的阻尼温域较为适中，C组分的阻尼温域为高温段阻尼。
所述水性丙烯酸乳液的水性丙烯酸分子均具有核壳结构，其固含量为40-50%。
所述附着力促进剂为硅氧烷偶联剂KH550、KH570、KH560、KH580、KH151、KH171、KH602中一种或多种，同时并用钛酸酯偶联剂SG801、钛酸四丁酯。
所述功能性填料包括片状云母粉、层状石墨中的一种或多种。
一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）配料：
按以下配方进行称量：
水性丙烯酸乳液A组份 5-15份，
水性丙烯酸乳液B组份 5-15份，
水性丙烯酸乳液C组份 5-15份，
丙烯酸单体 5-15份，
引发剂 0.1-2份，
水性润湿分散剂 0.5-3份，
水性消泡剂 0.1-1份，
水性阻燃剂 5-20份，
无机增稠剂 3-18份，
有机增稠剂 1-10份，
水性防霉防腐剂 0.1-3份，
成膜助剂 1-10份，
附着力促进剂 1-10份，
功能性填料 10-50份，
去离子水 20-60份；
（2）乳液聚合：
在去离子水中加入丙烯酸单体及引发剂，加热至60-80℃，通入氮气20-40分钟并保持密封，恒温反应10~20小时，反应结束后静置冷却至50℃以下，分别加入水性丙烯酸乳液组分A、水性丙烯酸乳液组分B、水性丙烯酸乳液组分C，在40-50℃下搅拌均匀；
（3）复配共混：
向步骤（2）的共混乳液中分别加入水性润湿分散剂、水性消泡剂、水性阻燃剂、水性防霉防腐剂、成膜助剂及附着力促进剂，同时加入功能性填料及去离子水，高速分散至均相；加入有机增稠剂和无机增稠剂调整体系粘度至800-1200Pa·S范围内，保证乳液体系均匀稳定。
本发明有如下有益效果及优点：
1、通过将乳液聚合与物理共混相结合，综合了物理改性和化学改性的优点，最终达到拓宽阻尼温域的效果，工艺简便，无特殊过程及设备，能够满足现代化工业生产的工艺及过程控制要求。
2、在体系中加入其它功能助剂及功能性填料，能够获取宽温域高性能水性阻尼涂料，与同类产品相比，该产品具有更加广泛的使用范围，温度范围达到-25℃~70℃，能够满足船舶制造工业的基本要求以及船舶航行过程中各项水相和海洋环境；同时具有优异的阻尼性能、力学性能及阻燃性能，其中氧指数可达35。
3、所用水性乳液及助剂均为水性分散乳液，无有机溶剂添加，材料自身VOC含量较低，符合当今环保安全的发展要求，对未来水性阻尼涂料的发展及应用具有重要的指导意义。
附图说明
图1是本发明的工艺路线图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明做进一步说明：
实施例1：一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料的制备方法，
①、在60份去离子水中加入5份丙烯酸单体及0.1份引发剂，加热至60-80℃，通入氮气30分钟并保持密封，恒温反应10h，反应结束后静置冷却至50℃以下，分别加入15份水性丙烯酸乳液组分A、10份水性丙烯酸乳液组分B、5份水性丙烯酸乳液组分C，在40-50℃下搅拌均匀；
②、将上述乳液涂覆至金属板制备测试样品，依据GB/T 16406-1996，在温度23±2℃，湿度为60±5%的条件下检测，样品的阻尼温度区域为-25~70℃；
③、向步骤①的共混乳液中分别加入水性润湿分散剂2份、水性消泡剂0.5份、水性阻燃剂10份、水性防霉防腐剂2份、成膜助剂5份及附着力促进剂5份，同时加入功能性填料30份及去离子水50份，高速分散至均相；加入有机增稠剂5份和无机增稠剂5份调整体系粘度，最后涂覆至金属板制备测试样品；
④、在温度23±2℃，湿度为60±5%的条件下，依据GB/T 16406-1996检测，样品的阻尼温度区域为-25~70℃，样品的结构损耗因子可达0.4。
实施例2：一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料的制备方法，
①、在50份去离子水中加入15份丙烯酸单体及0.1份引发剂，加热至60-80℃，通入氮气30分钟并保持密封，恒温反应15h，反应结束后静置冷却至50℃以下，分别加入5份水性丙烯酸乳液组分A、5份水性丙烯酸乳液组分B、15份水性丙烯酸乳液组分C，恒温40~50℃条件下搅拌均匀；
②、将上述乳液涂覆至金属板制备测试样品，依据GB/T 16406-1996，在温度23±2℃，湿度为60±5%的条件下检测，样品的阻尼温度区域为-25~70℃；
③、向步骤①的共混乳液中分别加入水性润湿分散剂3份、水性消泡剂0.8份、水性阻燃剂8份、水性防霉防腐剂1份、成膜助剂3份及附着力促进剂6份，同时加入功能性填料30份及去离子水50份，高速分散至均相；加入有机增稠剂2份和无机增稠剂2份调整体系粘度，最后涂覆至金属板制备测试样品；
④、在温度23±2℃，湿度为60±5%的条件下，依据GB/T 16406-1996检测，样品的阻尼温度区域为-25~70℃，相比实施例1，此时高温段阻尼性能较为优越，结构损耗因子可达0.58。
本发明综合运用物理改性及化学改性方法，通过多种具有核壳结构水性丙烯酸乳液复配共混，并加入部分丙烯酸单体及引发剂发生乳液聚合反应，在不同的粘弹特性的分子链上形成交联作用，通过大分子微观结构的相互缠结及相分离，达到拓宽阻尼温域的效果。相比其他方法，在相同材料及成型工艺条件下，本发明能够得到更宽的使用范围，达到-25℃~70℃，同时其他性能亦能够满足船舶工业的使用要求。在制备产品过程中，加入部分酚类小分子物质，利用酚类基团之间的氢键作用，并引入片状填料片状云母、硅藻土、层状石墨等，获取良好的阻尼性能和力学性能；在体系内加入硅氧烷偶联剂，显著改善材料对金属的附着力；在内部引入环保型水性阻燃剂，提高其阻燃性能，氧指数可达35；材料的干燥时间较短，工艺简便，施工过程中无特设设备。
以上所述，均为本发明的部分实施例，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可利用上述技术内容，加以变更或改型为等同变化的等效实施例，但是，凡是未脱离本发明技术方案内容，根据本发明的技术实质对以上所做的任意简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料，其特征在于：由以下组分按重量份数组成：
水性丙烯酸乳液A组份 5-15份，
水性丙烯酸乳液B组份 5-15份，
水性丙烯酸乳液C组份 5-15份，
丙烯酸单体 5-15份，
引发剂 0.1-2份，
水性润湿分散剂 0.5-3份，
水性消泡剂 0.1-1份，
水性阻燃剂 5-20份，
无机增稠剂 3-18份，
有机增稠剂 1-10份，
水性防霉防腐剂 0.1-3份，
成膜助剂 1-10份，
附着力促进剂 1-10份，
功能性填料 10-50份，
去离子水 20-60份。
2.根据权利要求1所述一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料，其特征在于：所述水性丙烯酸乳液A组分的阻尼温域为低温段，B组分的阻尼温域较为适中，C组分的阻尼温域为高温段阻尼。
3.根据权利要求1所述一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料，其特征在于：所述水性丙烯酸乳液的水性丙烯酸分子均具有核壳结构，其固含量为40-50%。
4.根据权利要求1所述一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料，其特征在于：所述附着力促进剂为硅氧烷偶联剂KH550、KH570、KH560、KH580、KH151、KH171、KH602中一种或多种，同时并用钛酸酯偶联剂SG801、钛酸四丁酯。
5.根据权利要求1所述一种拓宽阻尼温域水性阻尼涂料，其特征在于：所述功能性填料包括片状云母粉、层状石墨中的一种或多种。
6.一种权利要求1所述拓宽阻尼温域水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）配料：按以下配方进行称量：
水性丙烯酸乳液A组份 5-15份，
水性丙烯酸乳液B组份 5-15份，
水性丙烯酸乳液C组份 5-15份，
丙烯酸单体 5-15份，
引发剂 0.1-2份，
水性润湿分散剂 0.5-3份，
水性消泡剂 0.1-1份，
水性阻燃剂 5-20份，
无机增稠剂 3-18份，
有机增稠剂 1-10份，
水性防霉防腐剂 0.1-3份，
成膜助剂 1-10份，
附着力促进剂 1-10份，
功能性填料 10-50份，
去离子水 20-60份；
（2）乳液聚合：
在去离子水中加入丙烯酸单体及引发剂，加热至60-80℃，通入氮气20-40分钟并保持密封，恒温反应10~20小时，反应结束后静置冷却至50℃以下，分别加入水性丙烯酸乳液组分A、水性丙烯酸乳液组分B、水性丙烯酸乳液组分C，在40-50℃下搅拌均匀；
（3）复配共混：
向步骤（2）的共混乳液中分别加入水性润湿分散剂、水性消泡剂、水性阻燃剂、水性防霉防腐剂、成膜助剂及附着力促进剂，同时加入功能性填料及去离子水，高速分散至均相；加入有机增稠剂份和无机增稠剂，调整体系粘度至800-1200Pa·S范围内，保证乳液体系均匀稳定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180406 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |