CN111269624A - 一种具有宽温域保温水性阻尼涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体为一种具有宽温域保温水性阻尼涂料及其制备方法。该水性阻尼涂料以纯丙核壳结构乳液，苯丙核壳结构乳液，硅丙核壳结构乳液和VAE乳液多玻璃化转变温度乳液为主要粘接树脂，以无机填料和保温填料为主要填料，以纤维作为补强填料，并且引入氮磷系无卤阻燃剂和涂料助剂制得：本发明中所公开的宽温域保温水性阻尼涂料可以用于使用‑40℃‑120℃温度下的振动基材的振动噪声控制，并且该涂料具有较低的导热系数和防腐功能，同时兼顾有环保阻燃和施工简易的优点。

Description

一种具有宽温域保温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涂料，具体涉及一种具有宽温域保温水性阻尼涂料及其制备方法。
背景技术
近些年来，随着人民生活水平提高及科学技术的进一步发展，各种大型基建，还有交通工具如汽车，铁路列车都在向高速化方向发展，进而使得我们的出行更加快捷方便。在这其中，人们发现机械振动所带来的噪声污染也日渐突出从而影响到人们的生活和工作水准，更有甚进而对人们的身心健康造成损害。因此，国内外都对于减振降噪技术来抑制振动和控制噪声投入大量的工作，在这其中，由聚合物粘接树脂所组成的自由基阻尼材料是最经济有效的技术，由于其施工操作性强且维护的较为廉价，所以具有宽温域有效阻尼涂料制备是一大热点。
而在国内，人们还在使用传统的沥青阻尼涂料或者溶剂型阻尼涂料。近期关于高铁车厢及公交乘用车上的VOC超标门事件时有发生。因为虽然沥青型和溶剂型阻尼涂料有较好的减振消音防水的功能，但在高温受热下会软化挥发VOC进入空气，对人体产生伤害。而与之相比，水性阻尼涂料则具有绿色环保，粘接强度高，比重轻的优点，具有明显优势。
在查阅文献、诸多专利和调研市面上的水性阻尼涂料后，发现其隔热保温效果欠佳，对于车厢机械部位还需要加装保温处理，带来了工艺较为复杂浪费能源的效果。故研发一款具有较佳隔热保温性能的水性阻尼涂料成为一种需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一是能够提供一种广泛适用于轨道交通车厢、乘用车、船舶的导热系数低、密度低、耐候性佳、有效阻尼温域宽、阻燃性好、阻尼复合损耗因子大、低VOC、方便施工的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料。
本发明的目的之二在于提供上述具有宽温域保温水性阻尼涂料的制备方法。
作为本发明第一方面的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，其特征在于，所述阻尼涂料是由以下质量份的原料制备而成：
水性阻尼涂料浆体 70-90份；
蒸馏水 10-30份；
其中所述水性阻尼涂料浆体是由以下质量份的原料制备而成：
干膜成膜物质 80-96份；
水性助剂 1-20份；
其中所述干膜成膜物质是由以下质量份的原料制备而成：
Figure RE-GDA0002480787140000021
其中所述粘结树脂是由以下质量份的原料组成：
Figure RE-GDA0002480787140000022
在本发明的一个优选实施例中，所述胺中和剂为DMAE或者AMP-95
在本发明的一个优选实施例中，所述无机填料是由以下质量份的原料组成：
Figure RE-GDA0002480787140000031
在本发明的一个优选实施例中，所述保温填料是由以下质量份的原料组成：
Figure RE-GDA0002480787140000032
在本发明的一个优选实施例中，所述补强填料是由以下质量份的原料组成：
玻璃纤维 10-80份；
木质纤维 0-50份；
碳纤维 1-50份。
在本发明的一个优选实施例中，所述水性助剂是由以下质量份的原料组成：
成膜助剂 20-50份；
增稠助剂 20-40份；
杀菌剂 10-20份。
在本发明的一个优选实施例中，所述成膜助剂为英国Chemoxy的COASOL 290PLUS。
在本发明的一个优选实施例中，所述增稠助剂为膨润土类和聚氨酯类的混合物，两者之间的质量比为2.5～7:0.5～20。
作为本发明第二方面的宽温域保温水性阻尼涂料的制备方法,包括如下步骤：
步骤1.将纯丙核壳结构乳液、苯丙核壳结构乳液、硅丙核壳结构乳液、 VAE乳液、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、胺中和剂及蒸馏水按照上述配比，在转速为200-600r/min搅拌下依次加入，加料结束后依旧在该速度下搅拌10-30min得到混合液；
步骤2.接着将无机填料、保温填料和补强填料按照配比依次加入到步骤 1的混合液中，以400-800r/min的速度搅拌10-30min得到混合物；
步骤3.然后将上述水性助剂依次加入步骤2的混合物，继续以400-800 r/min的速度搅拌混合，即得到水性阻尼涂料；
步骤4.将步骤3得到的水性阻尼涂料过胶体磨研磨，经过研磨进行检测定量包装，得到产品。
本发明的宽温域阻尼性能优异且保温效果良好的水性阻尼涂料选用不同玻璃化转变温度的VAE乳液及具有核壳结构的纯丙、苯丙、硅丙乳液为主要粘接树脂，以片状云母、鳞片玻璃、碳酸钙、硅灰石、氧化锌及层状镁铝氢氧化物为功能性填料，通过调节不同乳液比例和不同功能性填料添加量来改变涂料的阻尼温域和复合损耗因子同时提高了涂层的防腐性能；通过添加二氧化硅气凝胶、空心玻璃微珠、硅藻土和聚甲基丙烯酸甲酯空心微珠保温填料来降低导热系数；玻璃纤维、木质纤维、碳纤维补强填料的加入提高了涂料的抗拉伸老化性能。涂料可用于-40℃-120℃温域下的振动基体的减振降噪，同时具有良好的保温性能和防腐性能，以及在该温域下能够保持较好测涂层强度。
使用本发明所公开的方法，可以有效的制备上述的宽温域保温水性阻尼涂料。
本发明的制备步骤使用的是中低速搅拌分散加胶体磨研发工艺，避免了搅拌时间过长温度升高造成体系交联。
具体实施方式
以下实施例仅是对本发明的具体说明，并不构成对本发明权利要求保护范围的限制。
以下实施例除非有特别的说明，所选用的材料均为市售产品。
其中氮磷系无卤阻燃剂为科莱恩的EXOLIT AP 420，成膜助剂为英国 Chemoxy的COASOL 290PLUS，增稠助剂为苏州国建慧投矿物新材料有限公司的SHV及Polywill的CoaddTM U-508(2.5～7:0.5～20)，杀菌剂为龙沙(上海)国际贸易有限公司的ProxelTMCLF，胺中和剂为DMAE，润湿剂为瓦特山添加剂特种化学品公司的WETART-W3745，消泡剂为昭日化工的Accrysea GX-2070，流平剂为毅克化学(上海)有限公司的YCK-1110。
实施例1
本实施例的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，主要组分按照如下质量比例配比：纯丙乳液5份；苯丙乳液8份；硅丙乳液10份；VAE乳液5份；片状云母10份；鳞片玻璃2份；碳酸钙5份；硅灰石2份；氧化锌2份；层状镁铝氢氧化物1份；二氧化硅气凝胶4份；空心玻璃微珠4份；硅藻土2 份；聚甲基丙烯酸甲酯空心微珠4份；玻璃纤维3份；碳纤维2份；氮磷系无卤阻燃剂5份。
制备本实施例的具有宽温域水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
1.将纯丙乳液5份、苯丙乳液8份、硅丙乳液10份、VAE乳液5份、分散剂1份、润湿剂1份、消泡剂1.5份、流平剂1份、胺中和剂1.5份及蒸馏水15份，按照上述配比，在400r/min行星搅拌下依次加入，加料结束后依旧在该速度下搅拌20min；
2.接着将无机填料、保温填料和补强填料按照配比依次加入到上述混合液中，以600r/min的速度搅拌15min；
3.然后将成膜助剂2份，增稠助剂3份，杀菌剂2份，依次加入以上混合物，继续以400r/min的速度搅拌混合，即得到水性阻尼涂料；最后将上述得到的水性阻尼涂料过胶体磨研磨，经过研磨进行检测定量包装，得到产品。
实施例2
本实施例的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，主要组分按照如下质量比例配比：纯丙乳液10份；苯丙乳液13份；硅丙乳液10份；VAE乳液7份；片状云母5份；鳞片玻璃5份；碳酸钙4份；硅灰石3份；氧化锌4份；层状镁铝氢氧化物2份；二氧化硅气凝胶6份；硅藻土2份；聚甲基丙烯酸甲酯空心微珠10份；玻璃纤维1份；碳纤维4份；木质纤维2份；氮磷系无卤阻燃剂8份。
制备本实施例的具有宽温域水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
1.将纯丙乳液10份、苯丙乳液13份、硅丙乳液10份、VAE乳液7份、分散剂1.5份、润湿剂0.5份、消泡剂2份、流平剂0.5份、胺中和剂2份及蒸馏水12份，按照上述配比，在600r/min行星搅拌下依次加入，加料结束后依旧在该速度下搅拌30min；
2.接着将无机填料、保温填料和补强填料按照配比依次加入到上述混合液中，以500r/min的速度搅拌20min；
3.然后将成膜助剂3份，增稠助剂2份，杀菌剂4份，依次加入以上混合物，继续以800r/min的速度搅拌混合，即得到水性阻尼涂料；最后将上述得到的水性阻尼涂料过胶体磨研磨，经过研磨进行检测定量包装，得到产品。
实施例3
本实施例的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，主要组分按照如下质量比例配比：纯丙乳液15份；苯丙乳液8份；硅丙乳液5份；VAE乳液10份；片状云母2份；鳞片玻璃10份；硅灰石5份；氧化锌4份；二氧化硅气凝胶 10份；空心玻璃微珠2份；硅藻土8份；聚甲基丙烯酸甲酯空心微珠7份；玻璃纤维5份；碳纤维0.5份；氮磷系阻燃剂10份。
制备本实施例的具有宽温域水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
1.将四种乳液、分散剂2份、润湿剂2.5份、消泡剂2.5份、流平剂1 份、胺中和剂2份及蒸馏水20份，按照上述配比，在300r/min行星搅拌下依次加入，加料结束后依旧在该速度下搅拌30min；
2.接着将无机填料、保温填料和补强填料按照配比依次加入到上述混合液中，以600r/min的速度搅拌30min；
3.然后将成膜助剂5份，增稠助剂4份，杀菌剂3份，依次加入以上混合物，继续以800r/min的速度搅拌混合，即得到水性阻尼涂料；最后将上述得到的水性阻尼涂料过胶体磨研磨，经过研磨进行检测定量包装，得到产品。
实施例4
本实施例的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，主要组分按照如下质量比例配比：纯丙乳液8份；苯丙乳液7份；硅丙乳液18份；VAE乳液4份；片状云母6份；鳞片玻璃4份；碳酸钙8份；硅灰石4份；氧化锌2份；二氧化硅气凝胶12份；空心玻璃微珠2份；聚甲基丙烯酸甲酯空心微珠10份；玻璃纤维1份；碳纤维8份；氮磷系阻燃剂15份。
制备本实施例的具有宽温域水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
1.将纯丙乳液15份、苯丙乳液8份、硅丙乳液5份、VAE乳液10份、分散剂2份、润湿剂1份、消泡剂2份、流平剂0.5份、胺中和剂1.5份及蒸馏水25份，按照上述配比，在200r/min行星搅拌下依次加入，加料结束后依旧在该速度下搅拌20min；
2.接着将无机填料、保温填料和补强填料按照配比依次加入到上述混合液中，以600r/min的速度搅拌30min；
3.然后将成膜助剂5份，增稠助剂4份，杀菌剂3份，依次加入以上混合物，继续以600r/min的速度搅拌混合，即得到水性阻尼涂料；最后将上述得到的水性阻尼涂料过胶体磨研磨，经过研磨进行检测定量包装，得到产品。
下面依照HG/T 5058-2016的方法对各实施例不同温度下的复合损耗因子进行测试，结果见表1。
表1：各实施例不同温度下的复合损耗因子
-40℃ -20℃ 0℃ 20℃ 40℃ 60℃ 80℃ 100℃ 120℃
实施例1 0.25 0.19 0.14 0.17 0.22 0.20 0.13 0.10 0.05
实施例2 0.12 0.16 0.21 0.25 0.23 0.18 0.20 0.23 0.21
实施例3 0.08 0.13 0.18 0.23 0.28 0.22 0.17 0.15 0.10
实施例4 0.15 0.18 0.23 0.26 0.31 0.28 0.24 0.21 0.14
下面依照EN12664的方法对各实施例的导热系数进行测试，结果见表2。
表2：各实施例后涂层的导热系数(W/m·K)
Figure RE-GDA0002480787140000081

Claims (9)

1.具有宽温域保温水性阻尼涂料，其特征在于，所述阻尼涂料是由以下质量份的原料制备而成：
水性阻尼涂料浆体 70-90份；
蒸馏水 10-30份；
其中所述水性阻尼涂料浆体是由以下质量份的原料制备而成：
干膜成膜物质 80-96份；
水性助剂 1-20份；
其中所述干膜成膜物质是由以下质量份的原料制备而成：
Figure FDA0002359928670000011
其中所述粘结树脂是由以下质量份的原料组成：
Figure FDA0002359928670000012
2.如权利要求1所述的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，其特征在于，所述胺中和剂为DMAE或者AMP-95。
3.如权利要求1所述的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，其特征在于，所述无机填料是由以下质量份的原料组成：
Figure FDA0002359928670000013
Figure FDA0002359928670000021
4.如权利要求1所述的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，其特征在于，所述保温填料是由以下质量份的原料组成：
Figure FDA0002359928670000022
5.如权利要求1所述的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，其特征在于，在所述补强填料是由以下质量份的原料组成：
玻璃纤维 10-80份；
木质纤维 0-50份；
碳纤维 1-50份。
6.如权利要求1所述的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，其特征在于，所述水性助剂是由以下质量份的原料组成：
成膜助剂 20-50份；
增稠助剂 20-40份；
杀菌剂 10-20份。
7.如权利要求6所述的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，其特征在于，所述成膜助剂为英国Chemoxy的COASOL 290 PLUS。
8.如权利要求6所述的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料，其特征在于，所述增稠助剂为膨润土类和聚氨酯类的混合物，两者之间的质量比为2.5～7:0.5～20。
9.如权利要求1至8任一项权利要求所述的宽温域保温水性阻尼涂料的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.将纯丙核壳结构乳液、苯丙核壳结构乳液、硅丙核壳结构乳液、VAE乳液、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、胺中和剂及蒸馏水按照上述配比，在转速为200-600r/min搅拌下依次加入，加料结束后依旧在该速度下搅拌10-30min得到混合液；
步骤2.接着将无机填料、保温填料和补强填料按照配比依次加入到步骤1的混合液中，以400-800r/min的速度搅拌10-30min得到混合物；
步骤3.然后将上述水性助剂依次加入步骤2的混合物，继续以400-800r/min的速度搅拌混合，即得到水性阻尼涂料；
步骤4.将步骤3得到的水性阻尼涂料过胶体磨研磨，经过研磨进行检测定量包装，得到产品。
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