CN109705685A - 一种交联型宽温域水性阻尼涂料及其制备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交联型宽温域水性阻尼涂料及其制备方法，所述的交联型宽温域水性阻尼涂料包括：玻璃化温度为20℃的苯乙烯‑丙烯酸酯乳液15份，玻璃化温度为‑10℃的水性环保丙烯酸酯乳液20份，玻璃化温度为‑20℃的水性环保丙烯酸酯乳液15份，功能性填料14‑16份，石墨0.8‑1份，复配型阻燃抑烟剂14‑16份，成膜助剂1.4‑1.6份，偶联剂0.6‑0.8份，润湿剂1‑1.2份，流平剂1‑1.2份，消泡剂0.8‑1份，防霉剂0.8‑1份，pH调节剂0.4‑0.6份，增稠剂0.8‑1份，交联剂0.4‑0.6份；所属功能性填料为由云母8‑10份，滑石粉3‑5份，碳酸钙2‑4份。本发明通过利用各乳液的优势，用外用交联剂形成网络互穿结构，工艺配方上没有水溶剂的加入，可以充分地显现各乳液在不同温域下的最佳值，最后表现出宽温域的特点。
Description
(一)技术领域
本发明涉采用一种交联型宽温域水性阻尼涂料的及其制备。
(二)背景技术
目前，水性阻尼涂料越来越取代传统的溶剂型涂料成为人们生活需求和发展的一部分，这就要求人们对水性涂料的性能提出更高的要求。阻尼涂料作为一种减震降噪材料，因为施工简单，成本低廉一直作为高铁列车上减震降噪的首选材料，我们国家的高铁里程占世界比重超60％，而且我国国土范围广袤，中国领土南北跨50个纬度左右，相距5500公里。这就决定有些地方气候复杂，南北温差较大。一般的阻尼材料只有在玻璃化温度附近具有较佳的阻尼性能，超出合适温域后损耗模量是急剧降低的，对应的阻尼性能也会变差，这就要求一种阻尼温域宽泛，能适应复杂环境变化地阻尼涂料的发展。
(三)技术方案
本发明综合各乳液的优势后涂料的耐热，耐酸碱性减弱，考虑到聚合物乳液之间相互作用减弱，通过加入一种外用型交联剂使乳液之间形成互穿网络结构，增强分子之间的联系，提供了一种高性能宽温域的水性阻尼涂料及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种交联型宽温域水性阻尼涂料，由以下重量组分制成玻璃化温度为20℃的苯乙烯-丙烯酸酯乳液15份，玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液20份，玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液15份，功能性填料14-16份，石墨0.8-1份，复配型阻燃抑烟剂14-16份，成膜助剂1.4-1.6份，偶联剂0.6-0.8份，润湿剂1-1.2份，流平剂1-1.2份，消泡剂0.8-1份，防霉剂0.8-1份，pH调节剂0.4-0.6份，增稠剂0.8-1份，交联剂0.4-0.6份；所属功能性填料为由云母8-10份，滑石粉3-5份，碳酸钙2-4份；所述复配型阻燃抑烟剂为三氧化钼或八钼酸铵与硼酸锌按质量比为3～4：1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；所述润湿剂为非离子表面活性剂；所述流平剂为有机硅改性丙烯酸类或氟碳化合物类中的一种；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；所述交联剂为多功能聚碳化二亚胺类交联剂。
进一步，所述的玻璃化温度为20℃的苯乙烯-丙烯酸酯乳液固含量为44％，所述的玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液固含量为48％，所述的玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液的固含量为45％。
进一步，所述的玻璃化温度为20℃的苯乙烯-丙烯酸酯乳液、玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液或玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液的粘度为800cps-1000cps。
进一步，所述功能性填料按重量组分优选为云母10份，滑石粉3份，碳酸钙2份。
进一步，所述复配型阻燃抑烟剂优选为三氧化钼与硼酸锌按质量比为4:1的比例复配。
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，所述流平剂为硅改性丙烯酸流平剂BYK306或氟碳高效流平剂YF-001。
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。
进一步，所述交联剂为多功能碳化二亚胺交联剂UN-557。
再进一步，本发明所述的交联型宽温域阻尼涂料优选为由以下重量配比制成：一种玻璃化温度为20℃的具有核壳结构的苯乙烯-丙烯酸酯乳液，一种玻璃化温度为-10℃，一种玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液一共50份，功能性填料15份(云母10份，滑石粉3份，碳酸钙2份)，复配型阻燃抑烟剂15份(三氧化钼12份，硼酸锌3份)，润泰润湿剂PE-100或DX200 1份、硅改性丙烯酸流平剂BYK306 1份，消泡剂NXZ 0.8份、防霉剂富马酸酯类富马酸二甲酯0.8份、PH调节剂AMP-95 0.4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，交联剂多功能碳化二亚胺UN-557 0.4份。
本发明所述的交联型宽温域阻尼涂料的制备方法具体按照如下步骤进行：
取玻璃化温度为20℃的具有核壳结构的苯乙烯-丙烯酸酯乳液，玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液，玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液置于高速分散机中搅拌在100r/min-200r/min的转速下搅拌，然后先加入交联剂多功能碳化二亚胺UN-557，在100r/min-200r/min下搅拌5min-10min，然后再加入润湿剂，流平剂，在100r/min-200r/min下搅拌10min-20min，搅拌均匀后加入功能性填料，以及复配型阻燃抑烟剂，石墨，在300r/min-500r/min下搅拌10min-20min，充分打磨均匀后加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401，在300r/min-500r/min下搅拌20min-30min，之后在300r/min-500r/min的转速下依次加入消泡剂，防霉剂，PH调节剂，成膜助剂，充分搅拌约10min-15min最后在500r/min-800r/min下加入增稠剂，搅拌30min-40min得到交联型宽温域水性阻尼涂料。
本发明所述的交联型宽温域阻尼涂料主要用在温差跨度比较大的高速列车上，减振降噪环境适应性强，而且该阻尼涂料作为中间层，配套阻尼浆的为车外底油漆(与车体直接接触)、车外底面漆(阻尼浆表面)所以对除阻尼效果外其它性能要求不高，所以本发明是一种宽温域涂覆型功能的减振降噪涂料。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过利用各乳液的优势，用外用交联剂形成网络互穿结构，解决了乳液相容性差引起的耐溶剂、耐热性不好的缺点，工艺配方上没有水溶剂的加入，可以充分地显现各乳液在不同温域下的最佳值，最后表现出宽温域的特点。
本发明制备的交联型宽温域阻尼涂料的特殊性能参数可通过附图进行表征。
附图说明
附图1不同乳液共混制成阻尼涂料压片成型后损耗因子的表征。
附图2乳液共混后交联剂对压片成型阻尼涂料损耗模量的表征。
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。
本发明所用的玻璃化温度为20℃的具有核壳结构的苯乙烯-丙烯酸酯乳液购自青岛海源实业有限公司，玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液及玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液购自深圳吉田化工有限公司。
实施例1
一种宽温域水性阻尼涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取一种固含量为45％玻璃化温度为20℃的具有核壳结构的苯乙烯-丙烯酸酯乳液15份，一种固含量为48％玻璃化温度为-10℃丙烯酸酯乳液20份，一种固含量为44％玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液15份置于高速分散机中搅拌在100r/min的转速下搅拌，然后先加入润湿剂1份，流平剂1份，在200r/min下搅拌10min，搅拌均匀后加入14份的功能性填料(云母8份，滑石粉4份，碳酸钙2份)，以及14份的复配型阻燃抑烟剂，0.8份的石墨，在500r/min下搅拌20min，充分打磨均匀后加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401 0.6份，在300r/min下搅拌20min，之后在300r/min的转速下依次加入消泡剂0.8份，防霉剂0.8份，PH调节剂0.4份，成膜助剂1.4份，充分搅拌约15min最后在800r/min下加入增稠剂1份，搅拌30min得到交联型宽温域水性阻尼涂料。
具体测试性能如表1所示
| 实施例1 | tanδ | 损耗模量(*10<sup>8</sup>) | Tg |
| 1 | 0.68 | 1.76 | 17.21 |
实施例2
一种宽温域水性阻尼涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取一种固含量为45％玻璃化温度为20℃的具有核壳结构的苯乙烯-丙烯酸酯乳液15份，一种固含量为48％玻璃化温度为-10℃丙烯酸酯乳液20份，一种固含量为44％玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液15份置于高速分散机中搅拌在100r/min的转速下搅拌，然后先加入润湿剂1.1份，流平剂1.1份，在200r/min下搅拌10min，搅拌均匀后加入15份的功能性填料(云母9份，滑石粉4份，碳酸钙2份)，以及15份的复配型阻燃抑烟剂，0.9份的石墨，在500r/min下搅拌20min，充分打磨均匀后加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401 0.7份，在300r/min下搅拌20min，之后在300r/min的转速下依次加入消泡剂0.9份，防霉剂0.9份，PH调节剂0.5份，成膜助剂1.5份，充分搅拌约15min最后在800r/min下加入增稠剂0.9份，搅拌30min得到交联型宽温域水性阻尼涂料。
具体测试性能如表2所示
| 实施例2 | tanδ | 损耗模量(*10<sup>8</sup>) | Tg |
| 1 | 0.73. | 1.75 | 16.50 |
实施例3
一种宽温域水性阻尼涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取一种固含量为45％玻璃化温度为20℃的具有核壳结构的苯乙烯-丙烯酸酯乳液15份，一种固含量为48％玻璃化温度为-10℃丙烯酸酯乳液20份，一种固含量为44％玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液15份置于高速分散机中搅拌在100r/min的转速下搅拌，然后先加入润湿剂1.2份，流平剂1.2份，在200r/min下搅拌10min，搅拌均匀后加入16份的功能性填料(云母10份，滑石粉4份，碳酸钙2份)，以及16份的复配型阻燃抑烟剂，1份的石墨，在500r/min下搅拌20min，充分打磨均匀后加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401 0.8份，在300r/min下搅拌20min，之后在300r/min的转速下依次加入消泡剂1份，防霉剂1份，PH调节剂0.6份，成膜助剂1.6份，充分搅拌约15min最后在800r/min下加入增稠剂0.8份，搅拌30min得到交联型宽温域水性阻尼涂料。
具体测试性能如表3所示
对
| 实施例3 | tanδ | 损耗模量(*10<sup>8</sup>) | Tg |
| 1 | 0.69 | 1.81 | 17.03 |
比
实施例1
一种宽温域水性阻尼涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取一种固含量为44％玻璃化温度为20℃的具有核壳结构的苯乙烯-丙烯酸酯乳液25份，一种固含量为48％玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液25份置于高速分散机中搅拌在100r/min的转速下搅拌，然后先加入润湿剂1.2份，流平剂1.2份，在200r/min下搅拌10min，搅拌均匀后加入16份的功能性填料(云母10份，滑石粉4份，碳酸钙2份)，以及16份的复配型阻燃抑烟剂，1份的石墨，在500r/min下搅拌20min，充分打磨均匀后加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401 0.8份，在300r/min下搅拌20min，之后在300r/min的转速下依次加入消泡剂1份，防霉剂1份，PH调节剂0.6份，成膜助剂1.6份，充分搅拌约15min最后在800r/min下加入增稠剂0.8份，搅拌30min得到交联型宽温域水性阻尼涂料。
具体测试性能如表4所示
| 实施例4 | tanδ | 损耗模量(*10<sup>8</sup>) | Tg |
| 1 | 0.65 | 1.83 | 19.32 |
对比实施例2
一种交联型宽温域水性阻尼涂料，按重量份计算，主要包括以下原料：
称取一种固含量为44％的玻璃化温度为20℃的具有核壳结构的苯乙烯-丙烯酸酯乳液15份，一种固含量为48％玻璃化温度为-10℃丙烯酸酯乳液20份，一种固含量为45％的玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液15份置于高速分散机中搅拌在100r/min的转速下搅拌，然后先加入交联剂多功能碳化二亚胺UN-557 0.4份，在200r/min下搅拌5min，然后再加入润湿剂1.2份，流平剂1.2份，在200r/min下搅拌10min，搅拌均匀后加入16份的功能性填料(云母10份，滑石粉4份，碳酸钙2份)，以及16份的复配型阻燃抑烟剂，1份的石墨，在500r/min下搅拌20min，充分打磨均匀后加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401 0.8份，在300r/min下搅拌20min，之后在300r/min的转速下依次加入消泡剂1份，防霉剂1份，PH调节剂0.6份，成膜助剂1.6份，充分搅拌约15min最后在800r/min下加入增稠剂0.8份，搅拌30min得到交联型宽温域水性阻尼涂料。
具体测试性能如表5所示
| 实施例5 | tanδ | 损耗模量(*10<sup>8</sup>) | Tg |
| 1 | 0.75 | 1.86 | 17.10 |
实施例1/2/3中，实施例3的用损耗模量来表征的阻尼效果是最好的，证明了填料对阻尼效果的影响具有积极地作用，特别是片状的云母结构能够有效的提高阻尼涂料的损耗模量，所以优选实施例3中各种助剂的配比作为验证实施例的条件。
对比实施例1与实施例3是对应的附图1是为了验证不同乳液共混能有效的拓宽阻尼温域，实施例2种-20℃乳液加入后能有效拓宽低温区域的阻尼温域。按照损耗因子0.3以上为有效阻尼温域，那么实施例2三种乳液共混有效温域90℃比实施例1两种乳液共混有效温域75℃增加了25℃。
对比实施例2与实施例3对应的附图2是为了验证外交联剂的加入可以有效地增强共混乳液对应阻尼涂料的损耗模量，使乳液之间形成互穿网络结构，增强乳液与填料的结合力度，从而提高涂料的阻尼性能。
以上所述实施例中，用以验证涂料的交联度对宽温域及损耗模量的影响，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)
1.一种交联型宽温域水性阻尼涂料，其特征在于：所述的交联型宽温域水性阻尼涂料由以下重量组分制成：玻璃化温度为20℃的苯乙烯-丙烯酸酯乳液15份，玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液20份，玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液15份，功能性填料14-16份，石墨0.8-1份，复配型阻燃抑烟剂14-16份，成膜助剂1.4-1.6份，偶联剂0.6-0.8份，润湿剂1-1.2份，流平剂1-1.2份，消泡剂0.8-1份，防霉剂0.8-1份，pH调节剂0.4-0.6份，增稠剂0.8-1份，交联剂0.4-0.6份；所属功能性填料为由云母8-10份，滑石粉3-5份，碳酸钙2-4份；所述复配型阻燃抑烟剂为三氧化钼或八钼酸铵与硼酸锌按质量比为3～4：1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；所述润湿剂为非离子表面活性剂；所述流平剂为有机硅改性丙烯酸类或氟碳化合物类中的一种；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；所述交联剂为多功能聚碳化二亚胺类交联剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的玻璃化温度为20℃的苯乙烯-丙烯酸酯乳液固含量为44％，所述的玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液固含量为48％，所述的玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液的固含量为45％；所述的玻璃化温度为20℃的苯乙烯-丙烯酸酯乳液、玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液或玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液的粘度为800cps-1000cps。
3.如权利要求1所述的方法，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。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述润湿剂为润泰PE-100或DX200。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述流平剂为硅改性丙烯酸流平剂BYK306或氟碳高效流平剂YF-001。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述消泡剂为液态消泡剂NXZ。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述防霉剂为富马酸酯类富马酸二甲酯。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述增稠剂为亚跨龙羟乙基纤维素增稠剂HBR250。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述交联剂为多功能碳化二亚胺交联剂UN-557。
10.一种如权利要求1所述的交联型宽温域阻尼涂料的制备方法，其特征在于：所述方法具体按照如下步骤进行：
取玻璃化温度为20℃的具有核壳结构的苯乙烯-丙烯酸酯乳液，玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液，玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液置于高速分散机中搅拌在100r/min-200r/min的转速下搅拌，然后先加入交联剂多功能碳化二亚胺UN-557，在100r/min-200r/min下搅拌5min-10min，然后再加入润湿剂，流平剂，在100r/min-200r/min下搅拌10min-20min，搅拌均匀后加入功能性填料，以及复配型阻燃抑烟剂，石墨，在300r/min-500r/min下搅拌10min-20min，充分打磨均匀后加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂NDZ-401，在300r/min-500r/min下搅拌20min-30min，之后在300r/min-500r/min的转速下依次加入消泡剂，防霉剂，PH调节剂，成膜助剂，充分搅拌约10min-15min最后在500r/min-800r/min下加入增稠剂，搅拌30min-40min，得到交联型宽温域水性阻尼涂料。
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