CN109679426A - 一种水性阻尼涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性阻尼涂料及其制备方法。所述阻尼涂料包括水性丙烯酸乳液、改性淀粉及颜填料、助剂等。所述涂料适用于高温烘烤的干燥条件，相较于常规阻尼涂层具有更为优异的施工性。

Description

一种水性阻尼涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性阻尼涂料，尤其一种适用于高温烘烤的高施工性水性阻尼涂料及其制备方法。
背景技术
随着我国环保政策越来越严格，越来越多的应用领域都在采用更为环保的材料，其中交通工具的阻尼减震材料也由原来沥青板等逐步向水性阻尼涂料转换。用于机车的水性阻尼涂料由于常温自干条件下使用，一般不会存在施工性问题。用于汽车的水性阻尼涂料由于需高温烘烤，漆膜容易出现鼓泡问题。目前技术多采用发泡剂在涂料烘烤过程发泡形成微孔，加快水汽挥发。但这样会导致漆膜呈多孔结构，耐性明显下降。中国专利CN105419544B公开了一种水性阻尼涂料及其制备方法，该专利通过加入木质纤维来提高涂料的高温施工性，但木质纤维会导致漆膜粗糙，表观变差，且在施工过程中容易出现堵枪问题。
发明内容
本发明通过低吸水率树脂与改性淀粉的共同作用，研制出在高温下具有优异施工性的水性阻尼涂料，该阻尼涂料在汽车上具有更好的性能和推广价值。
根据本发明，提供了一种水性阻尼涂料，尤其用于汽车水箱的阻尼涂料，包括按质量份数计的以下组分：
优选包括：
优选地，所述水性丙烯酸乳液吸水率<2％，更优选小于等于1.9％。可以使用市售普通苯丙乳液或纯丙乳液(全部采用丙烯酸酯为原料)产品，所述水性丙烯酸乳液主要由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸等其中的一种或几种组成。所述水性丙烯酸乳液重均分子量在10000-2000000之间。水性丙烯酸乳液固含可以为40-60％，优选46-52％，玻璃化转变温度：-20-30℃，优选：-10℃-10℃。优选，采用万华化学的AntampTM 0696水性丙烯酸乳液(吸水率1.9％，玻璃化温度0℃)。其中吸水率测试方法为：
(1)将适量乳液倒入铝箔皿中，放入50℃恒温恒湿箱内干燥48h；
(2)待漆膜冷却后，将膜取下，裁成30mm×30mm大小，称至恒质量后，在室温下浸入蒸馏水24h，取出用滤纸吸掉表面水分，立即称重。吸水率按以下公式计算：
W＝(m2-m1)/m1×100％
式中W——吸水率，％
m1——浸水前乳液膜的质量，g
m2——浸水前乳液膜的质量，g。
优选地，所述改性淀粉选自酸解淀粉、醋酸淀粉酯、醚化淀粉、氧化淀粉其中的一种或几种，优选醋酸淀粉酯，更优选为低取代度(取代度0.02-0.1)的醋酸淀粉酯。
优选地，所述碳酸钙为重质碳酸钙，重质碳酸钙目数为60-200目，优选150-200目，可以采用市售产品。
优选地，所述云母粉目数为60-325目，优选200-325目，可以采用市售产品。
优选地，所述氧化铁黑选自拜尔乐4330。
优选地，橡胶粉目数为60-120目，一般是采用废旧轮胎加工而成的橡胶粉。
优选地，所述水性分散剂选自聚丙烯酸盐类分散剂，如BYK-190、BYK-180、Tego760w等。
优选地，所述水性消泡剂选自有机硅类或矿物油类消泡剂其中的一种或几种，如Tego 825、BYK-024、Tego 902w、FoamStar ST 2410AC等。
优选地，所述增稠剂为碱溶胀类型增稠剂，如ASE-60、Vesmody A 801等。
优选地，水性润湿剂选自聚醚硅氧烷类润湿剂，如BYK-346、BYK-348、Tego 245、Tego 270等中的一种或多种。
一般，水的量占水性阻尼涂料的1-10wt％。
本发明创新性的使用吸水率<2％树脂，在烘烤过程中，树脂保水率更低，漆膜内部的水能更快的挥发，可避免因表面干燥，内部水分难以挥发带来的鼓泡问题，提高施工性。
本发明创新性的使用改性淀粉，尤其是低取代度的醋酸淀粉酯，淀粉通过改性可减弱淀粉内部氢键强度，使其易于糊化，降低糊化温度，凝沉性减弱，稳定性提高。低取代度醋酸淀粉酯粘度高，对酸、碱、热稳定性高，加入后漆膜化学品抗性无明显影响。改性淀粉在温度升高时发生糊化，吸收大量水的同时，提升涂料粘度。这样可进一步减少漆膜烘烤时的水分挥发引起的鼓泡，也可避免漆膜在高温温时产生流挂。选用醋酸淀粉酯相较于常规改性淀粉具有更优异的化学品抗性。
本发明通过选用限定目数的重质碳酸钙为主体填料，在保证涂料高固含的同时，可保证漆膜的平整、细腻程度。
本发明通过选用限定目数的云母粉，可明显拓宽涂料的阻尼温域。
本发明进一步提供了上述水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：
(A)取水性丙烯酸乳液于分散机中搅拌，优选将分散机转速调整至800-1000r/min；
(B)在搅拌条件下，依次加入水性分散剂、水性润湿剂、配方量一部分(水性消泡剂总量的例如1/3～2/3，优选一半)的水性消泡剂，继续搅拌，优选保持转速，搅拌10-15min；
(C)再(优选依次)加入碳酸钙、云母粉、橡胶粉、氧化铁黑、改性淀粉，继续搅拌，优选调整分散机转速至2000-2500r/min，搅拌15-20min；
(D)补加剩余消泡剂、增稠剂及适量水，搅拌均匀(例如5-10min)，即可出料，优选在补加过程中将分散机转速降低至1000-1500r/min。
本发明所述水性阻尼涂料采用高压无气喷涂进行施工。
本发明还提供了上述水性阻尼涂料用于涂布汽车的用途。本发明的上述水性阻尼涂料可以用于涂布各种基材，但因其优异施工性，优选用于涂布汽车(例如汽车车身，尤其适用于汽车底盘和顶棚)。
本发明的优点：
通过筛选低吸水率水性丙烯酸乳液，在涂料干燥过程中，水可更快的从涂料内部挥发，可有效解决漆膜在高温烘烤过程中存在的鼓泡问题。此外低吸水率的树脂具有更好的化学品抗性和耐水性。通过改性淀粉的引入，在高温下淀粉糊化，吸收部分残余水分，避免涂料鼓泡，同时可增加涂料高温时粘度，避免产生流挂问题。
本发明的水性阻尼涂料适用于高温烘烤的干燥条件，相较于常规阻尼涂层具有更为优异的施工性。
具体实施方式
本实施例所用水性丙烯酸乳液选自万华化学的AntampTM 0696(吸水率1.9％，玻璃化温度0℃)，对比例选自万华化学的8017(吸水率3％，玻璃化温度0℃)。所用改性淀粉1选自广州健科生物科技有限公司醋酸淀粉酯；改性淀粉2选自湘潭叶源生物科技有限公司的酸解淀粉；改性淀粉3选自上海陆安生物科技有限公司的氧化淀粉；淀粉选自长沙江龙化工科技有限公司的马铃薯淀粉。水性分散剂为毕克化学的的BYK-190，水性润湿剂为赢创的Tego 270，水性消泡剂为赢创的Tego 902w，增稠剂为万华化学的Vesmody A 801，碳酸钙购自河北正恒的325目产品，云母粉购自河北恒聚公司325目产品，橡胶粉购自铭远塑胶有限公司的100目产品，氧化铁黑购自拜尔乐的4330。
发泡率测试方法：测试电泳样板厚度为T，制备两块漆膜样板，一块放置室温干燥7d，测试整体厚度为T1，另一样板表干30min后，放置140℃烘烤30min，测试整体厚度为T2。
发泡率＝(T2-T)/(T1-T)。
柔韧性测试方法：GB 1731-1993《漆膜柔韧性测试方法》
流挂：喷涂3mm厚湿膜于电泳板，表干30min后进行140℃立面烘烤干燥，观察漆膜表面是否平整，无流痕。
附着力测试方法：GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》
耐盐水测试方法：GB/T 1763-89《漆膜耐盐水试剂性测定法》
耐硫酸、氢氧化钠测试方法：GB/T 1763-89《漆膜耐化学试剂性测定方法》
耐水测试方法：GB/T1733-1993
复合损耗因子测试方法：GB/T 18258。
实施例1
1.称取20g AntampTM0696于容器中，将分散机转速调整至800r/min，搅拌乳液。
2.在搅拌条件下，依次加入1.0g的水性分散剂、0.5g的水性润湿剂、0.1g的水性消泡剂，保持转速，搅拌10min。
3.再依次加入35g碳酸钙、20g云母粉、10g橡胶粉、2g氧化铁黑、2g改性淀粉1，调整分散机转速至2000r/min，搅拌20min。
4.将分散机转速降低至1000r/min，补加剩余0.1g消泡剂、0.5g增稠剂及8.8g水，搅拌10min即可出料。
实施例2
1.称取25g AntampTM 0696于容器中，将分散机转速调整至800r/min，搅拌乳液。
2.在搅拌条件下，依次加入2.0g的水性分散剂、0.2g的水性润湿剂、0.2g的水性消泡剂，保持转速，搅拌12min。
3.再依次加入40g碳酸钙、5g云母粉、14g橡胶粉、4g氧化铁黑、5g改性淀粉1，调整分散机转速至2000r/min，搅拌15min。
4.将分散机转速降低至1000r/min，补加剩余0.2g消泡剂、0.3g增稠剂及4.1g水，搅拌10min即可出料。
实施例3
1.称取40g AntampTM 0696于容器中，将分散机转速调整至800r/min，搅拌乳液。
2.在搅拌条件下，依次加入2.0g的水性分散剂、0.3g的水性润湿剂、0.25g的水性消泡剂，保持转速，搅拌10min。
3.再依次加入20g碳酸钙、5g云母粉、20g橡胶粉、8g氧化铁黑、3g改性淀粉2，调整分散机转速至2000r/min，搅拌18min。
4.将分散机转速降低至1000r/min，补加剩余0.25g消泡剂、0.2g增稠剂及1.0g水，搅拌10min即可出料。
实施例4
1.称取30g AntampTM 0696于容器中，将分散机转速调整至800r/min，搅拌乳液。
2.在搅拌条件下，依次加入1.0g的水性分散剂、0.4g的水性润湿剂、0.2g的水性消泡剂，保持转速，搅拌10min。
3.再依次加入24g碳酸钙、12g云母粉、15g橡胶粉、5g氧化铁黑、3g改性淀粉1，调整分散机转速至2000r/min，搅拌18min。
4.将分散机转速降低至1000r/min，补加剩余0.2g消泡剂、0.4g增稠剂及8.8g水，搅拌8min即可出料。
实施例5
1.称取35g AntampTM 0696于容器中，将分散机转速调整至800r/min，搅拌乳液。
2.在搅拌条件下，依次加入1.5g的水性分散剂、0.5g的水性润湿剂、0.15g的水性消泡剂，保持转速，搅拌10min。
3.再依次加入35g碳酸钙、10g云母粉、5g橡胶粉、4g氧化铁黑、4g改性淀粉3，调整分散机转速至2000r/min，搅拌18min。
4.将分散机转速降低至1000r/min，补加剩余0.15g消泡剂、0.5g增稠剂及4.2g水，搅拌8min即可出料。
对比例1
1.称取30g8017于容器中，将分散机转速调整至800r/min，搅拌乳液。
2.在搅拌条件下，依次加入1.0g的水性分散剂、0.4g的水性润湿剂、0.2g的水性消泡剂，保持转速，搅拌10min。
3.再依次加入28g碳酸钙、18g云母粉、8g橡胶粉、3g氧化铁黑、4g改性淀粉1，调整分散机转速至2000r/min，搅拌18min。
4.将分散机转速降低至1000r/min，补加剩余0.2g消泡剂、0.3g增稠剂及6.9g水，搅拌8min即可出料。
对比例2
1.称取30g AntampTM 0696于容器中，将分散机转速调整至800r/min，搅拌乳液。
2.在搅拌条件下，依次加入1.0g的水性分散剂、0.5g的水性润湿剂、0.2g的水性消泡剂，保持转速，搅拌10min。
3.再依次加入38g碳酸钙、12g云母粉、9g橡胶粉、6g氧化铁黑，调整分散机转速至2000r/min，搅拌18min。
4.将分散机转速降低至1000r/min，补加剩余0.2g消泡剂、0.3g增稠剂及2.8g水，搅拌5min即可出料。
对比例3
1.称取30g AntampTM0696于容器中，将分散机转速调整至800r/min，搅拌乳液。
2.在搅拌条件下，依次加入1.0g的水性分散剂、0.4g的水性润湿剂、0.2g的水性消泡剂，保持转速，搅拌10min。
3.再依次加入28g碳酸钙、18g云母粉、8g橡胶粉、3g氧化铁黑、4g淀粉，调整分散机转速至2000r/min，搅拌18min。
4.将分散机转速降低至1000r/min，补加剩余0.2g消泡剂、0.3g增稠剂及6.9g水，搅拌8min即可出料。
从以上实施例的数据可以看出，通过对丙烯酸树脂吸水率的筛选，可显著降低漆膜发泡率，从而提升漆膜的化学品抗性和耐水性。通过改性淀粉的引入可进一步提升防鼓泡性能，同时具有更好的防流挂性能，普通淀粉由于其糊化温度较高，其防鼓泡性能稍差，且存在施工流挂问题。

Claims (10)

1.一种水性阻尼涂料，其特征在于：其包括按质量份数计的以下组份：
优选包括：
2.根据权利要求1所述的水性阻尼涂料，其中所述水性丙烯酸乳液选自苯丙乳液或纯丙乳液，其吸水率<2％。
3.根据权利要求2所述的水性阻尼涂料，其中，所述水性丙烯酸乳液固含：40-60％，优选46-52％，玻璃化转变温度：-20-30℃，优选：-10℃-10℃。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的水性阻尼涂料，其中所述改性淀粉选自酸解淀粉、醋酸淀粉酯、醚化淀粉、氧化淀粉其中的一种或几种，优选醋酸淀粉酯。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的水性阻尼涂料，其中所述碳酸钙为重质碳酸钙，重质碳酸钙目数为60-200目；
所述云母粉目数为60-325目。
所述氧化铁黑选自拜尔乐4330；
所述橡胶粉目数为60-120目。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的水性阻尼涂料，其中所述水性分散剂选自聚丙烯酸盐类分散剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的水性阻尼涂料，其中所述水性消泡剂选自有机硅类或矿物油类消泡剂其中的一种或几种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的水性阻尼涂料，其中所述增稠剂为碱溶胀类型增稠剂。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：
(A)取水性丙烯酸乳液于分散机中搅拌；
(B)在搅拌条件下，依次加入水性分散剂、水性润湿剂、配方量一部分的水性消泡剂，继续搅拌；
(C)再加入碳酸钙、云母粉、橡胶粉、氧化铁黑、改性淀粉，继续搅拌；
(D)补加剩余消泡剂、增稠剂及适量水，搅拌均匀。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的水性阻尼涂料用于涂布汽车的用途。
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