CN108384343A - 一种可吸音降噪的涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种可吸音降噪的涂料组合物，包括丙烯酸乳液、生物炭颗粒、成膜助剂、表面活性剂、增稠剂和无机填料，所用生物炭颗粒由仙人掌、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、玉米秸、苎麻、亚麻、罗布麻、大麻、裙带菜和海带等制成，并负载二氧化硅气凝胶。与现有吸音降噪涂料采用生物纤维、矿物纤维等作为吸音降噪成分相比，吸声系数高，吸音降噪效果优越，能显著的降低噪声污染。

Description

一种可吸音降噪的涂料组合物
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种可吸音降噪的涂料组合物。
背景技术
涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜的材料，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体，具有保护、装饰等以及绝缘、防腐、标志等功能和作用。随着涂料行业的细化发展，带有绝缘、防腐等功能性特征的涂料得到迅速发展并形成种类较为齐全的功能涂料。功能涂料的功能特征一般有吸收分解有毒有害物质、防水、防火、防污、导电、屏蔽电磁波、防静电、防霉、杀菌、防海洋生物黏附、耐高温、示温和温度标记、发光、吸收和放射红外线、吸收太阳能、屏蔽射线、标志颜色、防滑、自润滑、防碎裂飞溅以及防噪声、减震、防结露等功能。其中防噪声涂料也称为降噪涂料，可以应用在会场、商场、剧院、候车室、餐厅、隧道等场所。但是现有的降噪涂料主要由矿物纤维、多孔矿物材料等制成，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，涂料耗材多并且降噪效果一般，而且往往达不到理想的降噪效果。
中国专利CN201610838479.5，专利名称隔音防水涂料及其制备方法，申请日2016年9月21日，公开了一种由酚醛树脂、滑石粉、灰钙粉、二氧化硅、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、吸声功能材料、防水剂、成膜助剂和乙酸丁酯制成的隔音防水涂料，其中所用的吸声功能涂料即为矿渣纤维、矿物纤维、玻璃纤维及木质纤维的两种或以上。这种涂料采用矿物纤维作为吸声材料，降噪效果一般。
发明内容
针对现有吸音降噪涂料采用生物纤维、矿物纤维等作为吸音降噪成分，吸音降噪效果一般的问题，本发明的目的在于提供一种可吸音降噪的涂料组合物，具有较强的吸音降噪效果，吸声系数高，能显著的降低噪声污染。
本发明提供如下的技术方案：
一种可吸音降噪的涂料组合物，所述涂料组合物包括以下重量份的组份：丙烯酸乳液40～60份、生物炭颗粒22～30份、成膜助剂3～5份、表面活性剂1～2份、增稠剂8～15份、无机填料10～20份和水50～70份，生物炭颗粒的粒径为100～450nm。
作为本发明的一种改进，所述生物炭颗粒由仙人掌、芦荟叶、万象叶、瓦苇叶、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、生石花叶、藻铃玉叶、海马齿叶、玉米秸、甘蔗秆、高粱秸、谷子秸秆、苎麻、黄麻、亚麻、槿麻、罗布麻、大麻、青麻、马尾藻、裙带菜、海白菜、团扇藻、海带、昆布和萱藻中的一种或多种制成。
作为本发明的一种改进，生物炭颗粒由仙人掌、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、玉米秸、苎麻、亚麻、罗布麻、大麻、裙带菜和海带中的一种或多种制成。
作为本发明的一种改进，生物炭颗粒经以下过程制成：将原料水洗后风干、粉碎，然后置于隔氧马弗炉中，在持续通入CO2的条件下升温至200～300℃保持2小时，然后升温至400～500℃保持2小时，然后升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2～3min，然后停止加热并自然降温，常温后再研磨过筛得到生物炭颗粒，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.2～0.3:1。
作为本发明的一种改进，生物炭颗粒经以下过程处理后使用：将生物炭颗粒与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.1～0.2混合均匀，置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭颗粒上。
作为本发明的一种改进，生物炭颗粒的粒径为150～250nm。
作为本发明的一种改进，所述无机填料为碳酸钙、硫酸钙和高岭土粉中的一种或多种。
作为本发明的一种改进，所述增稠剂为质量浓度3.2wt％的羟丙基甲基纤维素水溶液。
作为本发明的一种改进，所述涂料组合物的制备方法为：向水中加入表面活性剂、无机填料和生物炭颗粒后200～300r/min低速搅拌均匀，然后缓慢丙烯酸乳液、成膜助剂，增加搅拌速度至600～800r/min，缓慢加入增稠剂继续搅拌30～60分钟。
本发明的涂料组合物由丙烯酸乳液、生物炭颗粒、成膜助剂、表面活性剂、增稠剂、无机填料和水等制成。其中生物炭颗粒是由生物有机材料在缺氧或隔氧环境中经高温热裂解后生成的固态产物。生物炭颗粒内含有丰富的孔隙结构，孔隙率高，声音在生物炭颗粒内传播过程中因阻尼运动大而被耗散掉，实现吸音降噪。本发明所用的生物炭颗粒主要是由以下四类原料制成，第一类是仙人掌、芦荟叶、万象叶、瓦苇叶、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、生石花叶、藻铃玉叶和海马齿叶，第二类是玉米秸、甘蔗秆、高粱秸和谷子秸秆，第三类是苎麻、黄麻、亚麻、槿麻、罗布麻、大麻和青麻，第四类是马尾藻、裙带菜、海白菜、团扇藻、海带、昆布和萱藻。其中第一类物质是多肉植物的肉质组织，第二类是作物秸秆且内部非类似麦秆的中空结构，第三类是天然麻植物，第四类是大叶海藻类植物，上述四类原料的特点均为有机质在高温炭化过程中挥发，使生物炭内部产生丰富的孔隙结构，尤其是第一类原料由于肉质组织的厚度较大，内部组织结构复杂，在炭化后形成交错相连的孔道，孔隙结构尤为丰富，第二类和第三类原料均是含有植物纤维结构，炭化后也会形成孔隙，但是由于植物纤维的孔道多沿长度方向，因此炭化后的孔道结构稍微简单，第四类原料也具有一定的厚度和长度，炭化生成的孔隙较为复杂。生物炭颗粒制备过程中持续通入CO2以促进孔隙结构的形成，CO2溶于炭化释放的水分形成的酸性气氛可以强化生物炭的C-O骨架的稳定性和-COO-的形成，再通过较高的煅烧温度强化生物炭骨架和孔结构的强度。高温煅烧后加入去离子水蒸汽喷雾，使生物炭迅速冷却，多孔结构进一步复杂化。由此制备的生物炭的孔隙率高，孔道复杂交错，更适宜声音的阻尼传播。生物炭颗粒的粒径为100～450nm，更优选为150～250nm，粒径太大会导致降噪效果下降，粒径太小则容易造成堵塞。在生物炭颗粒上负载二氧化硅气凝胶结构，二氧化硅气凝胶本身呈蜂窝状三维结构，具有大量的孔洞，孔隙率高达94％，这样使生物炭颗粒与二氧化硅气凝胶形成多维交错的孔道结构，进一步强化生物炭的吸音降噪的性能。而且二氧化硅气凝胶的耐热、耐磨性能好，在生物炭颗粒上形成立体网络结构，进一步增强涂料的机械强度，使本发明制备的具有较强的吸音降噪效果，吸声系数高，能显著的降低噪声污染，而且机械强度高。
本发明的有益效果如下：
本发明的涂料与现有吸音降噪涂料采用生物纤维、矿物纤维等作为吸音降噪成分相比，以生物炭颗粒作为降噪组分，并进一步负载二氧化硅气凝胶形成多维交错孔道，具有较强的吸音降噪效果，吸声系数高，能显著的降低噪声污染，而且机械强度高。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
实施例1
一种可吸音降噪的涂料组合物，由以下组份制成：丙烯酸乳液40g、生物炭颗粒22g、成膜助剂3g、表面活性剂1g、增稠剂8g、无机填料10g和水50g，生物炭颗粒的粒径为100nm，其中无机填料为碳酸钙，增稠剂为质量浓度3.2wt％的羟丙基甲基纤维素水溶液，生物炭颗粒经以下过程制成：将仙人掌、芦荟叶、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、生石花叶、藻铃玉叶、和海马齿叶以任意质量比混合水洗后风干、粉碎，然后置于隔氧马弗炉中，在持续通入CO2的条件下升温至200℃保持2小时，然后升温至400℃保持2小时，然后升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2min，然后停止加热并自然降温，常温后再研磨过筛得到生物炭颗粒，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.2:1。
上述涂料组合物的制备方法为：向水中加入表面活性剂、无机填料和生物炭颗粒后200r/min低速搅拌均匀，然后缓慢丙烯酸乳液、成膜助剂，增加搅拌速度至600r/min，缓慢加入增稠剂继续搅拌30分钟。
实施例2
一种可吸音降噪的涂料组合物，由以下组份制成：丙烯酸乳液45g、生物炭颗粒23g、成膜助剂3.2g、表面活性剂1.2g、增稠剂10g、无机填料13g和水55g，生物炭颗粒的粒径为150nm，其中无机填料为碳酸钙与硫酸钙的混合物，增稠剂为质量浓度3.2wt％的羟丙基甲基纤维素水溶液，生物炭颗粒经由以下过程制成：将玉米秸、甘蔗秆、高粱秸与谷子秸混合后水洗、风干、粉碎，然后置于隔氧马弗炉中，在持续通入CO2的条件下升温至240℃保持2小时，然后升温至440℃保持2小时，然后升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2.3min，然后停止加热并自然降温，常温后再研磨过筛得到生物炭颗粒，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.23:1。
上述涂料组合物的制备方法为：向水中加入表面活性剂、无机填料和生物炭颗粒后230r/min低速搅拌均匀，然后缓慢丙烯酸乳液、成膜助剂，增加搅拌速度至630r/min，缓慢加入增稠剂继续搅拌40分钟。
实施例3
一种可吸音降噪的涂料组合物，由以下组份制成：丙烯酸乳液50g、生物炭颗粒26g、成膜助剂3.5g、表面活性剂1.5g、增稠剂12g、无机填料15g和水60g，生物炭颗粒的粒径为200nm，其中无机填料为硫酸钙，增稠剂为质量浓度3.2wt％的羟丙基甲基纤维素水溶液，生物炭颗粒经由以下过程制成：将苎麻、黄麻、亚麻、槿麻、罗布麻、大麻和青麻混合后水洗、风干、粉碎，然后置于隔氧马弗炉中，在持续通入CO2的条件下升温至250℃保持2小时，然后升温至450℃保持2小时，然后升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2.5min，然后停止加热并自然降温，常温后再研磨过筛得到生物炭颗粒，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.25:1。
上述涂料组合物的制备方法为：向水中加入表面活性剂、无机填料和生物炭颗粒后250r/min低速搅拌均匀，然后缓慢丙烯酸乳液、成膜助剂，增加搅拌速度至700r/min，缓慢加入增稠剂继续搅拌45分钟。
实施例4
一种可吸音降噪的涂料组合物，由以下组份制成：丙烯酸乳液55g、生物炭颗粒28g、成膜助剂4.5g、表面活性剂1.7g、增稠剂14g、无机填料17g和水65g，生物炭颗粒的粒径为250nm，无机填料为硫酸钙与高岭土粉的混合物，增稠剂为质量浓度3.2wt％的羟丙基甲基纤维素水溶液，生物炭颗粒经由以下过程制成：将马尾藻、裙带菜、海白菜、团扇藻、海带、昆布和萱藻混合水洗后风干、粉碎，然后置于隔氧马弗炉中，在持续通入CO2的条件下升温至270℃保持2小时，然后升温至470℃保持2小时，然后升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2.8min，然后停止加热并自然降温，常温后再研磨过筛得到生物炭颗粒，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.27:1。
上述涂料组合物的制备方法为：向水中加入表面活性剂、无机填料和生物炭颗粒后270r/min低速搅拌均匀，然后缓慢丙烯酸乳液、成膜助剂，增加搅拌速度至750r/min，缓慢加入增稠剂继续搅拌55分钟。
实施例5
一种可吸音降噪的涂料组合物，由以下组份制成：丙烯酸乳液60g、生物炭颗粒30g、成膜助剂5g、表面活性剂2g、增稠剂15g、无机填料20g和水70g，生物炭颗粒的粒径为450nm，无机填料为高岭土粉，增稠剂为质量浓度3.2wt％的羟丙基甲基纤维素水溶液，生物炭颗粒经以下过程制成：将仙人掌、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、玉米秸、苎麻、亚麻、罗布麻、大麻、裙带菜和海带混合后水洗、风干、粉碎，然后置于隔氧马弗炉中，在持续通入CO2的条件下升温至300℃保持2小时，然后升温至500℃保持2小时，然后升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾3min，然后停止加热并自然降温，常温后再研磨过筛得到生物炭颗粒，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.3:1。
上述涂料组合物的制备方法为：向水中加入表面活性剂、无机填料和生物炭颗粒后300r/min低速搅拌均匀，然后缓慢丙烯酸乳液、成膜助剂，增加搅拌速度至800r/min，缓慢加入增稠剂继续搅拌60分钟。
实施例6
一种可吸音降噪的涂料组合物，与实施例1的不同之处在于，生物炭颗粒经以下过程处理后使用：将生物炭颗粒与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.1混合均匀，然后置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭颗粒上。
实施例7
一种可吸音降噪的涂料组合物，与实施例1的不同之处在于，生物炭颗粒经以下过程处理后使用：将生物炭颗粒与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.15混合均匀，然后置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭颗粒上。
实施例8
一种可吸音降噪的涂料组合物，与实施例1的不同之处在于，生物炭颗粒经以下过程处理后使用：将生物炭颗粒与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.2混合均匀，然后置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭颗粒上。
降噪测试
按照对比文件CN201610838479.5中的测试条件对本申请所得涂料组合物进行测试，即将各实施例的涂料组合物喷涂在水泥纤维板上，控制涂层厚度为3.5mm±0.1mm，测试标准：GBJ88-1985《驻波管法吸声系数和声阻抗率测量规范》，测试结果如下：
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
吸声系数 0.55 0.47 0.49 0.51 0.53 0.58 0.58 0.59

Claims (9)

1.一种可吸音降噪的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包括以下重量份的组份：
丙烯酸乳液40～60份、生物炭颗粒22～30份、成膜助剂3～5份、表面活性剂1～2份、增稠剂8～15份、无机填料10～20份和水50～70份，生物炭颗粒的粒径为100～450nm。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述生物炭颗粒由仙人掌、芦荟叶、万象叶、瓦苇叶、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、生石花叶、藻铃玉叶、海马齿叶、玉米秸、甘蔗秆、高粱秸、谷子秸秆、苎麻、黄麻、亚麻、槿麻、罗布麻、大麻、青麻、马尾藻、裙带菜、海白菜、团扇藻、海带、昆布和萱藻中的一种或多种制成。
3.根据权利要求2所述的涂料组合物，其特征在于，生物炭颗粒由仙人掌、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、玉米秸、苎麻、亚麻、罗布麻、大麻、裙带菜和海带中的一种或多种制成。
4.根据权利要求1或2或3所述的涂料组合物，其特征在于，生物炭颗粒经以下过程制成：将原料水洗后风干、粉碎，然后置于隔氧马弗炉中，在持续通入CO2的条件下升温至200～300℃保持2小时，然后升温至400～500℃保持2小时，然后升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2～3min，然后停止加热并自然降温，常温后再研磨过筛得到生物炭颗粒，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.2～0.3:1。
5.根据权利要求1或2或3所述的涂料组合物，其特征在于，生物炭颗粒经以下过程处理后使用：将生物炭颗粒与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.1～0.2混合均匀，然后置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭颗粒上。
6.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，生物炭颗粒的粒径为150～250nm。
7.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述无机填料为碳酸钙、硫酸钙和高岭土粉中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述增稠剂为质量浓度3.2wt%的羟丙基甲基纤维素水溶液。
9.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物的制备方法为：向水中加入表面活性剂、无机填料和生物炭颗粒后200～300r/min低速搅拌均匀，然后缓慢丙烯酸乳液、成膜助剂，增加搅拌速度至600～800r/min，缓慢加入增稠剂继续搅拌30～60分钟。
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