CN109354951A - 一种高阻尼耐磨车用水性涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高阻尼耐磨车用水性涂料及其制备方法，所述的水性涂料由以下重量配比制成：水性丙烯酸酯乳液28‑30份，功能性填料30份，石墨0.5‑1份，阻燃剂14‑15份，成膜助剂1.5‑2份，偶联剂0.6‑0.8份，润湿剂0.6‑0.8份，消泡剂0.4‑0.6份，防霉剂0.4‑0.6份，PH调节剂0.2‑0.3份，增稠剂0.8‑1份，去离子水18‑20份。本发明操作工艺上的改进可以充分地分散填料，得到耐磨强度高的水性涂料，优选的乳液以及实验的填料配方使涂料呈现出很高的损耗模量和损耗因子，解决了涂料在阻尼性方面不足的缺点，而且涂料的其它各性能指标也均有很好的表现。

Description

一种高阻尼耐磨车用水性涂料及其制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种高阻尼耐磨车用水性阻尼涂料及其制备方法。
(二)背景技术
随着经济的发展，高铁、汽车等交通运输工具的提速便成为人们追求更好的经济发展、更高效率运作方式的途径之一，但伴随着交通工具速度的提升，振动和噪音成为影响人们舒适生活的影响因素，阻尼材料的发展便显得尤为重要了。其中水性阻尼涂料因为施工方便，成本低廉一直是人们首选的阻尼材料，但传统的阻尼涂料损耗模量、损耗因子普遍不如阻尼片材及复合阻尼材料好，在保留易施工，低成本的优势下，用于高铁汽车底部的耐磨性好、阻尼减震效果高的涂料的发展应用具有非常高的诱惑力，所以易施工高性能阻尼涂料的研发就显得非常迫切。
(三)技术方案
为解决现有技术存在的问题。本发明的目的在于提供一种以水性丙烯酸乳液为基体的耐磨、耐酸碱、拉伸强度好的高阻尼水性涂料。
一种高阻尼耐磨车用水性涂料，由以下重量配比制成：水性丙烯酸酯乳液28-30份，功能性填料30份，石墨0.5-1份，阻燃剂14-15份，成膜助剂1.5-2份，偶联剂0.6-0.8份，润湿剂0.6-0.8份，消泡剂0.4-0.6份，防霉剂0.4-0.6份，PH调节剂0.2-0.3份，增稠剂0.8-1份，去离子水18-20份；所属功能性填料为云母、滑石粉、碳酸钙和玻纤按任意比例混合的混合物；所述阻燃剂为氢氧化铝纳米颗粒、氢氧化镁纳米颗粒和硼酸锌纳米颗粒按任意比混合的混合物；所述成膜助剂为伊斯曼醇酯十二；所述偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述润湿剂为润泰非离子表面活性剂；所述消泡剂为丙烯酸类消泡剂；所述防霉剂为富马酸酯类；所述的PH调节剂为AMP-95；所述增稠剂为亚跨龙纤维素增稠剂。
进一步，所述水性丙烯酸乳液固含量为48％，粘度为1000-1200cps，玻璃化温度为23℃的乳白色蓝光液体。
进一步，优选的所述功能填料按重量组分优选为由云母10-12份，滑石粉10-12份，碳酸钙5-6份，玻纤0-4份组成。
进一步，所述阻燃剂优选为纳米颗粒氢氧化铝、纳米颗粒氢氧化镁及纳米颗粒硼酸锌的比例关系为3:3:1。
进一步，所述偶联剂优选为乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401。
进一步，所述润湿剂优选为润泰PE-100或DX200。
进一步，所述消泡剂优选为高效广谱液态消泡剂NXZ。
进一步，所述防霉剂优选为富马酸酯类富马酸二甲酯。
进一步，所述增稠剂优选为亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂HBR250。
再进一步，本发明所述的水性高阻尼涂料优选为由由以下重量配比制成：水性丙烯酸酯乳液28份，功能性填料30份(云母12份，滑石粉12份，碳酸钙6份)，阻燃剂14份(氢氧化铝6份，氢氧化镁6份，硼酸锌2份)，润泰润湿剂PE-100或DX200 0.6份、消泡剂NXZ 0.4份、富马酸酯类富马酸二甲酯0.4份、PH调节剂AMP-950.2份，成膜助剂伊斯曼醇酯十二1.5份，亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂HBR250 0.8份，去离子水18份。
本发明所述的水性高阻尼涂料的制备方法具体按照如下步骤进行：
(1)称取18-20份的去离子水，然后先加入30-32份的功能性填料，在300r/min-500r/min下搅拌10min-20min，然后再加入14-15份的阻燃剂，在300r/min-500r/min下搅拌20min-30min，最后加入0.6-0.8份的偶联剂，在500r/min-800r/min下搅拌30min-40min得到水溶液a；
(2)另取28-30份的水性丙烯酸酯乳液，依次加入润湿剂、消泡剂、防霉剂、PH调节剂以及成膜助剂，在200r/min-300r/min下搅拌5min-10min，得到水性乳液b；
(3)将所述的水溶液a加入到水性乳液b中，在200r/min-300r/min下搅拌10min-20min，随后加入0.8-1份的增稠剂，再搅拌约5min-10min即得高阻尼耐磨车用水性涂料。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明操作工艺上的改进可以充分地分散填料，得到耐磨强度高的水性涂料，优选的乳液以及实验的填料配方使涂料呈现出很高的损耗模量和损耗因子，解决了涂料在阻尼性方面不足的缺点，而且涂料的其它各性能指标也均有很好的表现。
本发明所述的高阻尼耐磨车用水性阻尼涂料主要应用在高铁列车底部对耐磨和阻尼值有很高要求的地方。
本发明制备的高阻尼耐磨车用水性阻尼涂料的性能参数可通过表1所示的方法进行表征。
表1高阻尼耐磨车用水性阻尼涂料的性能参数
附图说明
附图1高阻尼耐磨水性涂料压片成型后的损耗模量的表征。
附图2高阻尼耐磨水性涂料压片成型后的损耗因子的表征。
附图3高阻尼耐磨水性涂料压片成型后的撕裂强度的表征。
附图4高阻尼耐磨水性涂料压片成型后的拉伸强度的表征。
具体实施方式
下面将通过实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
一种高阻尼耐磨水性涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取18份的去离子水，然后先加入30份的功能性填料(云母12份，滑石粉12份，碳酸钙6份)，在300r/min下搅拌10min，然后再加入14份的阻燃剂(氢氧化铝6份，氢氧化镁6份，硼酸锌2份)，在300r/min下搅拌20min得到水溶液a。
另取28份的水性丙烯酸酯乳液，依次加入润泰润湿剂PE-100或DX200 0.6份、消泡剂NXZ 0.4份、防霉剂为富马酸酯类富马酸二甲酯0.4份、PH调节剂AMP-95 0.2份以及成膜助剂醇酯十二1.5份，在200r/min下搅拌5min，得到水性乳液b。
将水溶液a加入到水性乳液b中，在200r/min下搅拌10min，随后加入0.8份的亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂HBR250，再搅拌约5min既得水性高阻尼涂料。
实施例中喷涂效果良好，无流挂现象，室温下24h内涂料成膜，耐磨耐酸碱性耐热情况良好。烟密度、撕裂强度和拉伸情况均达到国标，平板硫化机50℃下交联压片后测得损耗模量及损耗因子在实施例中表现最高，损耗模量达到8.6*108Pa，损耗因子达到1.07，阻尼性能良好，主要性能指标的检测方法如表2所示。
表2高强度阻尼涂料的主要性能指标的检测方法
实施例2
一种高阻尼耐磨水性涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取18份的去离子水，然后先加入30份的功能性填料(云母11份，滑石粉11份，碳酸钙6份，玻纤2份)，在300r/min下搅拌10min，然后再加入14份的阻燃剂(氢氧化铝6份，氢氧化镁6份，硼酸锌2份)，在300r/min下搅拌20min得到水溶液a。
另取28份的水性丙烯酸酯乳液，依次加入润泰润湿剂PE-100或DX200 0.6份、消泡剂NXZ 0.4份、防霉剂富马酸酯类富马酸二甲酯0.4份、PH调节剂AMP-95 0.2份以及成膜助剂醇酯十二1.5份，在200r/min下搅拌5min，得到水性乳液b。
将水溶液a加入到水性乳液b中，在200r/min下搅拌10min，随后加入0.8份的亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂HBR250，再搅拌约5min既得水性高阻尼涂料。
实施例2阻尼表征：损耗模量达到7.3*108Pa，损耗因子达到0.89其他性能参数与表2相差不大。
实施例3
一种高阻尼耐磨水性涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取18份的去离子水，然后先加入30份的功能性填料(云母10份，滑石粉10份，碳酸钙6份，玻纤4份)，在300r/min下搅拌10min，然后再加入14份的阻燃剂(氢氧化铝6份，氢氧化镁6份，硼酸锌2份)，在300r/min下搅拌20min得到水溶液a。
另取28份的水性丙烯酸酯乳液，依次加入润泰润湿剂PE-100或DX200 0.6份、消泡剂NXZ 0.4份、防霉剂富马酸酯类富马酸二甲酯0.4份、PH调节剂AMP-95 0.2份以及成膜助剂醇酯十二1.5份，在200r/min下搅拌5min，得到水性乳液b。
将水溶液a加入到水性乳液b中，在200r/min下搅拌10min，随后加入0.8份的亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂HBR250，再搅拌约5min既得水性高阻尼涂料。
实施例3中阻尼表征：损耗模量达到6.6*108Pa，损耗因子达到0.86，其他性能参数与表2相差不大。
实施例4
一种高阻尼耐磨水性涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取18份的去离子水，然后先加入30份的功能性填料(云母12份，滑石粉12份，碳酸钙6份)，在300r/min下搅拌10min，然后再加入14份的阻燃剂(氢氧化铝6份，氢氧化镁6份，硼酸锌2份)，在300r/min下搅拌20min得到水溶液a。
另取30份的水性丙烯酸酯乳液，依次加入润泰润湿剂PE-100或DX200 0.6份、消泡剂NXZ 0.4份、防霉剂富马酸酯类富马酸二甲酯0.4份、PH调节剂AMP-95 0.2份以及成膜助剂醇酯十二1.5份，在200r/min下搅拌5min，得到水性乳液b。
将水溶液a加入到水性乳液b中，在200r/min下搅拌10min，随后加入1份的亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂，再搅拌约5min既得水性高阻尼涂料。
实施例4中阻尼表征：损耗模量达到6.5*108Pa，损耗因子达到0.95，其他性能参数与表2相差不大。
实施例5
一种高阻尼耐磨水性涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取18份的去离子水，然后先加入30份的功能性填料(云母11份，滑石粉11份，碳酸钙6份，玻纤2份)，在300r/min下搅拌10min，然后再加入14份的阻燃剂(氢氧化铝6份，氢氧化镁6份，硼酸锌2份)，在300r/min下搅拌20min得到水溶液a。
另取30份的水性丙烯酸酯乳液，依次加入润湿剂PE-100或DX200 0.6份、消泡剂NXZ 0.4份、防霉剂富马酸酯类富马酸二甲酯0.4份、PH调节剂AMP-95 0.2份以及成膜助剂醇酯十二1.5份，在200r/min下搅拌5min，得到水性乳液b。
将水溶液a加入到水性乳液b中，在200r/min下搅拌10min，随后加入1份的亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂，再搅拌约5min既得水性高阻尼涂料。
实施例5中阻尼表征：损耗模量达到6.4*108Pa，损耗因子达到0.97，其他性能参数与表2相差不大。
实施例6
一种高阻尼耐磨水性涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取18份的去离子水，然后先加入30份的功能性填料(云母10份，滑石粉10份，碳酸钙6份，玻纤4份)，在300r/min下搅拌10min，然后再加入14份的阻燃剂(氢氧化铝6份，氢氧化镁6份，硼酸锌2份)，在300r/min下搅拌20min得到水溶液a。
另取30份的水性丙烯酸酯乳液，依次加入润湿剂PE-100或DX200 0.6份、消泡剂NXZ 0.4份、防霉剂富马酸酯类富马酸二甲酯0.4份、PH调节剂AMP-95 0.2份以及成膜助剂醇酯十二1.5份，在200r/min下搅拌5min，得到水性乳液b。
将水溶液a加入到水性乳液b中，在200r/min下搅拌10min，随后加入1份的亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂，再搅拌约5min既得水性高阻尼涂料。
实施例6中阻尼表征：损耗模量达到6.3*108Pa，损耗因子达到1.04，其他性能参数如表2相差不大。
对比实施例
一种高阻尼耐磨水性涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取18份的去离子水，然后先加入30份的功能性填料(云母12份，滑石粉12份，碳酸钙6份)，在300r/min下搅拌10min，然后再加入14份的阻燃剂(氢氧化铝6份，氢氧化镁6份，硼酸锌2份)，在300r/min下搅拌20min，最后加入0.8份的乙烯基三乙氧基偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401，在500r/min下搅拌30分钟得到水溶液a。
另取28份的水性丙烯酸酯乳液，依次加入润泰润湿剂PE-100或DX200 0.6份、消泡剂NXZ 0.4份、防霉剂为富马酸酯类富马酸二甲酯0.4份、PH调节剂AMP-95 0.2份以及成膜助剂醇酯十二1.5份，在200r/min下搅拌5min，得到水性乳液b。
将水溶液a加入到水性乳液b中，在200r/min下搅拌10min，随后加入0.8份的亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂HBR250，再搅拌约5min既得水性高阻尼涂料。
对比实施例是基于阻尼性能最好的实施例1所做的对比，目的是验证乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂对拉伸和撕裂强度的影响，对比实施例拉伸和撕裂强度均有提高，拉伸提高到5.4MPa，撕裂强度提高到19.1KN/m。对比实施例情况如表2相差不大，其中阻尼表征：损耗模量达到6.5*108Pa，损耗因子达到0.87。
以上所述实施例中，用以验证涂料的耐磨，高阻尼的两个特性，凡在本发明所涉及到的填料配比及加工方式，任何修改、等同、替换改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高阻尼耐磨车用水性涂料，由以下重量配比制成：水性丙烯酸酯乳液28-30份，功能性填料30份，石墨0.5-1份，阻燃剂14-15份，成膜助剂1.5-2份，偶联剂0.6-0.8份，润湿剂0.6-0.8份，消泡剂0.4-0.6份，防霉剂0.4-0.6份，PH调节剂0.2-0.3份，增稠剂0.8-1份，去离子水18-20份；所属功能性填料为云母、滑石粉、碳酸钙和玻纤按任意比例混合的混合物；所述阻燃剂为氢氧化铝纳米颗粒、氢氧化镁纳米颗粒和硼酸锌纳米颗粒按任意比混合的混合物；所述成膜助剂为伊斯曼醇酯十二；所述偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述润湿剂为润泰非离子表面活性剂；所述消泡剂为丙烯酸类消泡剂；所述防霉剂为富马酸酯类；所述的PH调节剂为AMP-95；所述增稠剂为亚跨龙纤维素增稠剂。
2.如权利要求1所述的高阻尼耐磨车用水性涂料，其特征在于：所述水性丙烯酸乳液固含量为48％，粘度为1000-1200cps，玻璃化温度为23℃。
3.如权利要求1所述的高阻尼耐磨车用水性涂料，其特征在于：所述功能填料按重量组分由云母10-12份，滑石粉10-12份，碳酸钙5-6份，玻纤0-4份组成。
4.如权利要求1所述的高阻尼耐磨车用水性涂料，其特征在于：所述阻燃剂为重量比为3：3：1的纳米颗粒氢氧化铝、纳米颗粒氢氧化镁及纳米颗粒硼酸锌的混合物。
5.如权利要求1所述的高阻尼耐磨车用水性涂料，其特征在于：所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401。
6.如权利要求1所述的高阻尼耐磨车用水性涂料，其特征在于：所述润湿剂为润泰PE-100或DX200。
7.如权利要求1所述的高阻尼耐磨车用水性涂料，其特征在于：所述消泡剂为液态消泡剂NXZ。
8.如权利要求1所述的高阻尼耐磨车用水性涂料，其特征在于：所述防霉剂为富马酸酯类富马酸二甲酯。
9.如权利要求1所述的高阻尼耐磨车用水性涂料，其特征在于：所述增稠剂为亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂HBR250。
10.如权利要求1所述的高阻尼耐磨车用水性涂料的制备方法，其特征在于：所述的方法具体按照如下步骤进行：
(1)称取18-20份的去离子水，然后先加入30-32份的功能性填料，在300r/min-500r/min下搅拌10min-20min，然后再加入14-15份的阻燃剂，在300r/min-500r/min下搅拌20min-30min，最后加入0.6-0.8份的偶联剂，在500r/min-800r/min下搅拌30min-40min得到水溶液a；
(2)另取28-30份的水性丙烯酸酯乳液，依次加入润湿剂、消泡剂、防霉剂、PH调节剂以及成膜助剂，在200r/min-300r/min下搅拌5min-10min，得到水性乳液b；
(3)将所述的水溶液a加入到水性乳液b中，在200r/min-300r/min下搅拌10min-20min，随后加入0.8-1份的增稠剂，再搅拌约5min-10min即得高阻尼耐磨车用水性涂料。
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