CN111548721A - 一种可喷涂型舰船用阻尼涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种可喷涂型舰船用阻尼涂料及其制备方法，属于特种功能材料技术领域，为阻尼约束结构，阻尼层为双组分无溶剂聚氨酯涂料，包括甲组分：由二异氰酸酯与多元醇合成的预聚物；乙组分：扩链剂、多元醇、阻尼改性剂、阻尼颜填料、分散剂、消泡剂、基材润湿剂、催化剂、附着力促进剂、除水剂、空心微珠；约束层为双组分无溶剂环氧树脂涂料，包括A组分：液体环氧树脂、活性稀释剂、分散剂、消泡剂、液体阻燃剂、触变剂、体质填料、空心微珠；B组分：改性胺固化剂、消泡剂、触变剂、苯甲醇、空心微珠。本发明的涂料可喷涂施工，面密度低，复合损耗因子高，在温度‑10℃～50℃内损耗因子≥0.15，阻燃性能优异，还具有优异的隔声、隔热、防腐等性能。

Description

一种可喷涂型舰船用阻尼涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及特种功能材料技术领域，更具体的说，本发明涉及一种可喷涂型舰船用阻尼涂料及其制备方法。
背景技术
舰船振动及噪声主要由其自身设备工作时以及外界风浪等拍击船体发出的不同频率和不同强度的声音无规律地组合而成。船体振动及噪声不但影响人体健康和工作效率，更会对舰船寿命和结构安全及其机电设备正常工作带来不利影响。
目前将阻尼材料应用于舰船减振降噪是一种最为可行和经济的方法，阻尼材料是利用高分子聚合物的粘弹性而制备的一种新型功能材料，当高分子材料在玻璃化转变温度范围内，具有非常好的动态力学损耗性能，能够很好地将振动和噪音等形式机械能转变为热能释放，以达到减少振幅、降低振动和噪音的目的。
用于舰船减振降噪的阻尼材料主要由阻尼涂料和阻尼胶板两大种类，阻尼涂料的优点在于不受基材几何形状和平整度的影响，可在各种复杂形状的基材表面施工，缺点就是施工效率较低；阻尼胶板的优点是在平整基材表面的施工效率高，缺点是不适合在形状复杂基材表面施工。
阻尼涂料按照结构形式来分，又分为自由阻尼结构涂料和约束阻尼结构涂料，目前应用于舰船领域减振降噪的阻尼涂料主要为约束结构阻尼涂料。专利申请号为CN91105484.7的《构成约束阻尼结构的阻燃阻尼涂料层》、专利申请号为CN93107379.0的《构成约束阻尼结构的阻尼涂料层》、专利申请号CN201510874283.7的《一种舰船专用复合阻尼涂料及其制备方法》公开的阻尼涂料均由阻尼层和约束层两部分组成，使用时设计涂层厚度为基材的1.5-2.5倍。
但是目前的约束结构的阻尼涂料存在如下缺点：(1)粘度大，一般为刮涂施工，表面平整度较差，施工厚度和平整度的控制主要依赖施工人员的操作熟练程度和经验；(2)对于船体内部的管道、设备基座等细部构造狭窄部位，施工非常困难，劳动强度大、施工效率低；(3)为了满足刮涂施工的要求，所用的材料需要有合适的操作期，而材料的操作期与温度密切相关，导致在夏季和冬季施工时必须对配方体系进行调整；(4)目前的阻尼材料的密度普遍偏大，不能满足现代舰船的轻量化要求；(5)材料的阻尼温域范围较窄，复合损耗因子仍较低，不能满足目前大型舰船高速航行时的减振降噪要求。
所以，急需研究一种用于舰船减振降噪的可喷涂型无溶剂环保阻尼涂料，可采用设备进行喷涂施工，并且面密度低、复合损耗因子高、阻燃性能优异以解决现有约束结构的阻尼涂料存在的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种可喷涂型舰船用阻尼涂料及其制备方法，该涂料采用约束阻尼结构，主要用于降低舰船结构振动和噪声，其主要特点是：可采用设备进行喷涂施工，施工效率高；面密度低，满足轻量化的要求；材料的复合损耗因子高，在温度-10℃～+50℃内损耗因子≥0.15；阻燃性能优异，氧指数≥35。此外，该材料还具有优异的隔声、隔热、防腐等性能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可喷涂型舰船用阻尼涂料，包括阻尼层和约束层；
所述阻尼层为双组分无溶剂聚氨酯涂料，所述阻尼层包括如下重量份数的原料：
甲组分：由二异氰酸酯与多元醇合成的预聚物；所述预聚物的NCO含量为3.0～7.0wt％，固体分≥99％，25℃的黏度为3000～5000mPa·s；
乙组分：扩链剂40-80份、多元醇50-150份、阻尼改性剂50-150份、阻尼颜填料300-500份、分散剂5-10份、消泡剂1-5份、基材润湿剂0.2-0.5份、催化剂0.5-2.0份、附着力促进剂1-2份、除水剂30-50份、空心微珠30-60份；所述乙组分的固体分≥99％，25℃的粘度为800～1200mPa·s；
所述甲组分与所述乙组分的异氰酸酯指数为0.4～0.7；
所述约束层为双组分无溶剂环氧树脂涂料，所述约束层包括如下重量份数的原料：
A组分：液体环氧树脂150-200份、活性稀释剂0-80份、分散剂5-10份、消泡剂5-10份、液体阻燃剂70-120份、触变剂10-25份、体质填料200-400份、空心微珠20-50份；
B组分：改性胺固化剂50-200份、消泡剂1-5份、触变剂5-15份、苯甲醇20-50份、空心微珠10-20份；
所述A组分和所述B组分的重量比为10-11︰1。
进一步地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中一种或几种。
进一步地，所述多元醇为低不饱和度的聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种，分子量为200-4000。
进一步地，所述扩链剂为小分子量的二元醇、二元胺中的一种或几种；
所述二元醇包括1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、羟基特戊酸新戊二醇单酯、2-乙基-1,3-己二醇、一缩二乙醇、一缩二丙醇、甲基丙二醇；
所述二元胺包括3,5-二乙基甲苯二胺、3,5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷、N,N-二烷基苯二胺、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷、4,4-双仲丁氨基二环己基甲烷、3,3-二甲基-4,4-双仲丁氨基-二环己基甲烷。
进一步地，所述阻尼改性剂为N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、3,9-双{1,1-二甲基-2[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基}-2,4,6,8-四氧杂螺环(5,5)十一烷中的一种或几种；
所述阻尼颜填料为云母粉、玻璃鳞片、片状氧化铁红、石墨粉、氧化铁黑中的任意一种，细度为40-325目。
进一步地，所述分散剂为脂肪酸衍生物、聚羧酸盐、聚氨酯共聚物、高分子磷酰胺中的一种或几种；
所述消泡剂为聚醚改性有机硅、氟硅氧烷、丙烯酸聚合物中的一种或几种；
所述催化剂为有机金属盐类或胺类催化剂中的一种或几种，所述有机金属盐类催化剂包括异辛酸铋、异辛酸锌、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡，所述胺类催化剂包括三乙烯二胺、双吗啉基二乙基醚；
所述基材润湿剂为改性有机硅类基材润湿剂、炔二醇类基材润湿剂中的一种或几种；
所述附着力促进剂为硅烷类偶联剂中的一种或几种，包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺三乙氧基硅烷、苯胺丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷；
所述除水剂为恶唑烷类除水剂、原甲酸三乙酯或分子筛的一种，所述分子筛规格为3a、4a或13XP。
进一步地，所述空心微珠为空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、空心酚醛微珠中的一种或几种，堆积密度小于0.8g/cm3。
进一步地，所述液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、海因型环氧树脂中的一种或几种，25℃的粘度低于10000mPa·s。
进一步地，所述活性稀释剂为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、腰果酚类活性稀释剂中的一种或几种；
所述触变剂为有机改性膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油中的一种或几种；
所述液体阻燃剂为液体磷氮类无卤阻燃剂中的一种；
所述体质填料为氢氧化铝、硅灰石粉、重钙、沉淀硫酸钡、氢氧化镁、立德粉、滑石粉中的一种或几种，细度为100-3000目；
所述改性固化剂为改性芳香胺类、改性酚醛胺类、改性脂肪胺类、改性脂环胺类固化剂中的一种或几种；
所述苯甲醇的规格为工业级。
另，本发明还提供一种如上所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料的制备方法，包括：
所述甲组分的制备：将所述二异氰酸酯加热到50～60℃，向其中滴加所述多元醇，边搅拌边保持上述温度范围；滴加完毕后将温度升高到80～95℃，保温反应2～4h，待NCO含量达到目标值3.0～7.0wt％后，将温度降到40～50℃，得到所述甲组分；
所述乙组分的制备：依次将所述扩链剂、所述多元醇加入到反应釜中升温至50-60℃，然后加入所述阻尼改性剂后温度升到80℃，保温1-2h待充阻尼改性剂分溶解后，将温度降至50℃以下后转移到高速分散机中；再将所述分散剂、消泡剂、基材润湿剂、催化剂、附着力促进剂、阻尼颜填料、除水剂、空心微珠加入到高速分散机中，高速混合30～60min，速度控制在400-600r/min，直至分散到细度合格，得到所述乙组分；
所述阻尼层由所述甲组分和乙组分混合得到；
所述A组分的制备：将所述液体环氧树脂、活性稀释剂、分散剂、消泡剂、液体阻燃剂、触变剂、体质填料、空心微珠混合均匀，得到所述A组分；
所述B组分的制备：将所述改性胺固化剂、消泡剂、触变剂、苯甲醇、空心微珠混合均匀，得到所述B组分；
所述约束层由所述A组分和B组分混合得到。
本发明的可喷涂型舰船用阻尼涂料相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)粘度小，可采用设备进行喷涂施工，施工效率高，表面平整度高，厚度均匀；
(2)对于船体内部的管道、设备基座等细部构造狭窄部位，施工容易，劳动强度小、施工效率高；
(3)可喷涂施工，材料的操作期受温度影响不大，在夏季和冬季施工时对配方体系不需要进行调整；
(4)面密度低，满足轻量化的要求；
(5)材料的复合损耗因子高，在温度-10℃～+50℃内损耗因子≥0.15，可以满足目前大型舰船高速航行时的减振降噪要求；
(6)阻燃性能优异，氧指数≥35，此外，该材料还具有优异的隔声、隔热、防腐等性能。
本发明的配方中阻尼层的分散剂、消泡剂、基材润湿剂、催化剂、附着力促进剂、阻尼颜填料、除水剂和空心微珠相互配合，效果协同，约束层中的A组分和B组分效果协同，使本发明的可喷涂型舰船用阻尼涂料粘度适合，可喷涂施工，喷涂时，阻尼层的厚度一般在0.5～1.0mm，阻尼层与约束层总厚度与基材的厚度比为1.0-4.0，即可使材料的平均复合损耗因子在-10℃～+50℃温度范围内可达0.15以上。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种可喷涂型舰船用阻尼涂料，包括阻尼层和约束层；
所述阻尼层为双组分无溶剂聚氨酯涂料，所述阻尼层包括如下重量份数的原料：
甲组分：由二异氰酸酯与多元醇合成的预聚物；所述预聚物的NCO含量为3.0～7.0wt％用于保证配方稳定，固体分≥99％，25℃的黏度为3000～5000mPa·s；
乙组分：扩链剂40-80份、多元醇50-150份、阻尼改性剂50-150份、阻尼颜填料300-500份、分散剂5-10份、消泡剂1-5份、基材润湿剂0.2-0.5份、催化剂0.5-2.0份、附着力促进剂1-2份、除水剂30-50份、空心微珠30-60份；所述乙组分的固体分≥99％，25℃的粘度为800～1200mPa·s；
所述甲组分与所述乙组分的异氰酸酯指数为0.4～0.7用于控制配方中软硬段的含量以及反应速度；
所述约束层为双组分无溶剂环氧树脂涂料，所述约束层包括如下重量份数的原料：
A组分：液体环氧树脂150-200份、活性稀释剂0-80份、分散剂5-10份、消泡剂5-10份、液体阻燃剂70-120份、触变剂10-25份、体质填料200-400份、空心微珠20-50份；
B组分：改性胺固化剂50-200份、消泡剂1-5份、触变剂5-15份、苯甲醇20-50份、空心微珠10-20份；
所述A组分和所述B组分的重量比为10-11︰1。
其中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)中一种或几种的混合物。
所述多元醇为低不饱和度的聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种的混合物，平均分子量为200-4000。聚氧化丙烯二醇，如山东蓝星东大生产的DL1000、DL400，美国陶氏化学的CP1055；聚四氢呋喃醚二醇，如日本三菱化学株式会社的PTMG250，山西三维集团股份有限的PTG1400，美国INVISTA公司的Terathane1000；聚己内酯二醇，如日本化学工业株式会社大赛璐Placcel210、Placcel210、Placcel205U；聚酯二醇，如美国Chemtura公司的Fomrez11-45、Fomrez111-56；聚碳酸酯二醇，如日本旭化成化学品株式会社的DuranolT6001、科思创公司的C1200、C1000等等。
所述扩链剂为小分子量的二元醇、二元胺中的一种或几种的混合物；所述二元醇包括1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、羟基特戊酸新戊二醇单酯、2-乙基-1,3-己二醇、一缩二乙醇、一缩二丙醇、甲基丙二醇；所述二元胺包括3,5-二乙基甲苯二胺(E100)、3,5-二甲硫基甲苯二胺(E-300)、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯(TX-2)、4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200)、N,N-二烷基苯二胺(Unilink4100)、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯(TX-3)、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷(DMDC)、4,4-双仲丁氨基二环己基甲烷(Clearlink1000)，3,3-二甲基-4，4-双仲丁氨基-二环己基甲烷(Clearlink3000)。
所述阻尼改性剂为有机杂化小分子主要有受阻酚和受阻胺两类，如N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(DZ)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(AO-60)、3,9-双{1,1-二甲基-2[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基}-2,4,6,8-四氧杂螺环(5,5)十一烷(AO-80)中的一种或几种的混合物，具有拓宽阻尼温域，提高阻尼性能的效果。
所述阻尼颜填料为云母粉、玻璃鳞片、片状氧化铁红、石墨粉、氧化铁黑等中的任意一种，细度为40-325目。
所述分散剂为脂肪酸衍生物、聚羧酸盐、聚氨酯共聚物、高分子磷酰胺中的一种或几种，如Tego685、BYK110、BYK163等。
所述消泡剂为聚醚改性有机硅、氟硅氧烷、丙烯酸聚合物中的一种或几种，如Tego900、BYK141、BYK066N等。
所述催化剂为有机金属盐类或胺类催化剂中的一种或两种的复配物，所述有机金属盐类催化剂包括异辛酸铋、异辛酸锌、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡等，所述胺类催化剂包括三乙烯二胺、双吗啉基二乙基醚等。
所述基材润湿剂为改性有机硅类基材润湿剂、炔二醇类基材润湿剂中的一种或两者的复配物，如Tego260、Tego270、Wet500、BYK333等。
所述附着力促进剂为硅烷类偶联剂中的一种或两者的复配物，包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺三乙氧基硅烷、苯胺丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等。
所述除水剂为恶唑烷类除水剂、原甲酸三乙酯或分子筛的一种，所述分子筛规格为3a、4a或13XP。
所述空心微珠为空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、空心酚醛微珠中的一种或几种，堆积密度小于0.8g/cm3，具有保温隔热、隔声、降低密度的作用，酚醛微珠还有阻燃的功能。
所述液体环氧树脂为低分子量双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、海因型环氧树脂中的一种或几种，25℃的粘度低于10000mPa·s。
所述活性稀释剂为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、腰果酚类活性稀释剂中的一种或几种的复配物，其环氧基团的官能度包括单官能度和双官能度。
所述触变剂为有机改性膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油中的一种或几种。
所述液体阻燃剂为液体磷氮类无卤阻燃剂中的一种，如甲基膦酸二甲酯、磷酸二苯酯、磷酸二乙酯、乙基膦酸二乙酯、丙基膦酸二乙酯。
所述体质填料为氢氧化铝、硅灰石粉、重钙、沉淀硫酸钡、氢氧化镁、立德粉、滑石粉中的一种或几种，细度为100-3000目。
所述改性固化剂为改性芳香胺类、改性酚醛胺类、改性脂肪胺类、改性脂环胺类固化剂中的一种或几种的复配物。
所述苯甲醇的规格为工业级。
另，本发明还提供一种如上所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料的制备方法，包括：
所述甲组分的制备：将所述二异氰酸酯加热到50～60℃，向其中滴加所述多元醇，边搅拌边保持上述温度范围；滴加完毕后将温度升高到80～95℃，保温反应2～4h，待NCO含量达到目标值3.0～7.0wt％后，将温度降到40～50℃，得到所述甲组分；
所述乙组分的制备：依次将所述扩链剂、所述多元醇加入到反应釜中升温至50-60℃，然后加入所述阻尼改性剂后温度升到80℃，保温1-2h待充阻尼改性剂分溶解后，将温度降至50℃以下后转移到高速分散机中；再将所述分散剂、消泡剂、基材润湿剂、催化剂、附着力促进剂、阻尼颜填料、除水剂、空心微珠加入到高速分散机中，高速混合30～60min，速度控制在400-600r/min，直至分散到细度合格，得到所述乙组分；
所述阻尼层由所述甲组分和乙组分混合得到；
所述A组分的制备：将所述液体环氧树脂、活性稀释剂、分散剂、消泡剂、液体阻燃剂、触变剂、体质填料、空心微珠混合均匀，得到所述A组分；
所述B组分的制备：将所述改性胺固化剂、消泡剂、触变剂、苯甲醇、空心微珠混合均匀，得到所述B组分；
所述约束层由所述A组分和B组分混合得到。
在使用时，在经过(除油、除锈)表面处理的基材上，采用高压喷涂设备先喷涂所述阻尼层，待所述阻尼层完全干燥后，在其表面喷涂所述约束层，两涂层完全干燥后便可得到具有约束阻尼结构的复合阻尼涂层。
喷涂时，阻尼层的厚度一般在0.5～1.0mm，阻尼层与约束层的总厚度与基材的厚度比为1.0-4.0，即可使材料的平均复合损耗因子在-10℃～+50℃温度范围内可达0.15以上。施工时，采用喷涂设备GRACO XM-70，其主要技术参数如表1所示：
表1喷涂设备GRACO XM-70的主要技术参数
技术指标 参数
体积配比 1.1:1～10.0:1
最高涂料压力 36MPa
最高输入气压 0.7MPa
流量 0.95～11.4L/min
实施例1
一、阻尼层的制备
1.1阻尼层甲组分的制备过程
将65份TDI加热到50～60℃，向其中滴加250份聚醚DL1000，边搅拌边保持上述温度范围；滴加完毕后将温度上升到80～90℃，保温反应2～3h，将温度降到40～50℃即可得到NCO含量为3.28％的预聚物。
1.2阻尼层乙组分的制备过程
(1)依次将40份扩链剂1，4-丁二醇、150份DL400加入到反应釜中升温至50-60℃，然后加入阻尼改性剂50份AO-80后温度升到80℃，保温1-2h待阻尼改性剂充分溶解后，将温度降至50℃以下备用；
(2)将步骤(1)制备的物料、10份分散剂BYK110、1份消泡剂BYK066N、0.5份催化剂T12、0.2份基材润湿剂BYK333、1份附着力促进剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷、50份除水剂3a分子筛、500份200目云母粉、60份空心陶瓷微珠加入到高速分散机中，高速混合30～60min，速度控制在400-600r/min，直至分散到细度合格，过滤包装。
使用时，甲组分与乙组分的异氰酸酯指数设计为0.5。
二、约束层的制备
2.1约束层A组分的制备工艺
首先，按照重量比依次将200份E44环氧树脂、80份丁基缩水甘油醚、10份分散剂BYK110、5份消泡剂BYK066N、70份阻燃剂甲基膦酸二甲酯、10份触变剂气相二氧化硅加入到混合机，混合搅拌匀匀；然后依次加入250份滑石粉、50份硅灰石粉、150份重钙、30份空心玻璃微珠直至搅拌混合均匀即可出料。
2.2约束层B组分的制备工艺
按照重量比将100份改性芳香胺、100份改性酚醛胺T31、1份消泡剂BYK066N、5份触变剂气相二氧化硅、20份苯甲醇、10空心玻璃微珠加入到高速分散机搅拌罐中，搅拌混合均匀。
使用时按照重量比A组分:B组分＝10:1，混合均匀即可。
本实施例中所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能指标如表2所示：
表2实施例1所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能
Figure BDA0002535980060000121
实施例2
一、阻尼层的制备
1.1阻尼层甲组分的制备过程
将150份MDI-50加热到50～60℃，向其中滴加200份聚己内酯Placcel205U，边搅拌边保持上述温度范围；滴加完毕后将温度上升到80～90℃，保温反应2～3h，将温度降到40～50℃即可得到NCO含量为5.34％的预聚物。
1.2阻尼层乙组分的制备过程
(1)依次将扩链剂40份E300、100份PCL1000加入到反应釜中升温至50-60℃，然后加入78份阻尼改性剂AO-80后温度升到80℃，保温1-2h待阻尼改性剂充分溶解后，将温度降至50℃以下备用；
(2)将步骤(1)制备的物料、5份分散剂Tego610、2份消泡剂Foamex N、2.0份催化剂Bicat8118、0.5份基材润湿剂Wet270、2份附着力促进剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷、30份恶唑烷、300份800目玻璃鳞片、40份空心玻璃微珠加入加到高速分散机中，高速混合30～60min，速度控制在400-600r/min，直至分散到细度合格，过滤包装。
使用时，甲组分与乙组分的异氰酸酯指数为0.4。
二、约束层的制备
2.1约束层A组分的制备工艺
首先，按照重量比依次将200份E44环氧树脂、100份E54环氧树脂、50份烯丙基缩水甘油醚、5份分散剂Tego610、10份消泡剂Foamex N、120份阻燃剂乙基膦酸二甲酯、25份触变剂有机改性膨润土加入到混合机，混合搅拌匀匀；然后依次加入250份滑石粉、150份硅灰石粉、250份重钙50粉空心陶瓷微珠直至搅拌混合均匀即可出料。
2.2约束层B组分的制备工艺
按照重量比将100份改性脂肪胺EH-451K、50份改性酚醛胺NX-2016、150份改性芳香胺H-327、5份消泡剂Foamex N、50份苯甲醇、15份触变剂有机改性膨润土、20份空心陶瓷微珠加入到高速分散机搅拌罐中，搅拌混合均匀。
使用时按照重量比A组分:B组分＝10:1，混合均匀即可。
本实施例中所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能指标如表3所示：
表3实施例2所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能
Figure BDA0002535980060000141
实施例3
一、阻尼层的制备
1.1阻尼层甲组分的制备过程
将111份IPDI加热到50～60℃，向其中滴加458份聚己内酯二醇Placeel220，边搅拌边保持上述温度范围；滴加完毕后将温度上升到80～90℃，保温反应2～3h，将温度降到40～50℃即可得到NCO含量为4.0％的预聚物。
1.2阻尼层乙组分的制备过程
(1)依次将40份扩链剂新戊二醇、100份PTMEG1000加入到反应釜中升温至50-60℃，然后加入80份阻尼改性剂AO-60后温度升到80℃，保温1-2h待阻尼改性剂充分溶解后，将温度降至50℃以下备用；
(2)将步骤(1)制备的物料、5份分散剂Tego610、2份消泡剂Foamex N、0.3份基材润湿剂Wet260、2.0份催化剂Bicat8118、1.5份附着力促进剂N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、40份除水剂原甲酸乙酯、120份80目石墨粉、200份120目云母粉、30份空心酚醛微珠加入加到高速分散机中，高速混合30～60min，速度控制在400-600r/min，直至分散到细度合格，过滤包装。
使用时，甲组分与乙组分的异氰酸酯指数为0.7。
二、约束层的制备
2.1约束层A组分的制备工艺
首先，按照重量比依次将50份海因型环氧树脂、120份双酚AD型环氧树脂、50份丁基缩水甘油醚活性稀释剂、5份分散剂Tego610、5份消泡剂FoamexN、100份阻燃剂磷酸三苯酯、15份触变剂气相二氧化硅加入到混合机，混合搅拌匀匀；然后依次加入150份滑石粉、100份硅灰石粉、150份重钙、40份空心玻璃微珠直至搅拌混合均匀即可出料。
2.2约束层B组分的制备工艺
按照重量比将150份改性脂肪胺EH-3895L、50份改性酚醛胺T33、1份消泡剂FoamexN、30份苯甲醇、12份空心陶瓷微珠、10份触变剂氢化蓖麻油加入到高速分散机搅拌罐中，搅拌混合均匀。
使用时按照重量比A组分:B组分＝10:1，混合均匀即可。
本实施例中所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能指标如表4所示：
表4实施例3所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能
Figure BDA0002535980060000151
Figure BDA0002535980060000161
实施例4
一、阻尼层的制备
1.1阻尼层甲组分的制备过程
将43.5份TDI、62.5份MDI加热到50～60℃，向其中滴加539份聚醚PTMEG2000，边搅拌边保持上述温度范围；滴加完毕后将温度上升到80～90℃，保温反应2～3h，将温度降到40～50℃即可得到NCO含量为4.0％的预聚物。
1.2阻尼层乙组分的制备过程
(1)依次将48份扩链剂羟基特戊酸新戊二醇单酯、80份PCDL1000加入到反应釜中升温至50-60℃，然后加入73份阻尼改性剂AO-60、77份AO-76后温度升到80℃，保温1-2h待阻尼改性剂充分溶解后，将温度降至50℃以下备用；
(2)将步骤(1)制备的物料、7.2份分散剂Dispers904S、2.5份消泡剂Foamex 900、0.5份基材润湿剂BYK333、2.0份催化剂DG02、1.8份附着力促进剂β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、330份180目玻璃鳞片、50份氧化铁黑、40份空心玻璃微珠加入加到高速分散机中，高速混合30～60min，速度控制在400-600r/min，直至分散到细度合格，过滤包装。
使用时，甲组分与乙组分的异氰酸酯指数为0.65。
二、约束层的制备
2.1约束层A组分的制备工艺
首先，按照重量比依次将200份E44环氧树脂、100份E54、50份1,4丁二醇二缩水甘油醚、5份分散剂Dispers904S、10份消泡剂Foamex 900、120份阻燃剂乙基膦酸二甲酯、25份触变剂有机改性膨润土加入到混合机，混合搅拌匀匀；然后依次加入250份滑石粉、150份硅灰石粉、180份重钙、25份空心酚醛微珠直至搅拌混合均匀即可出料。
2.2约束层B组分的制备工艺
按照重量比将100份改性酚醛胺T31、150份改性芳香胺BY3600、5份消泡剂Foamex900、20份苯甲醇、15份触变剂氢化蓖麻油、10份空心陶瓷微珠加入到高速分散机搅拌罐中，搅拌混合均匀。
使用时按照重量比A组分:B组分＝10:1，混合均匀即可。
本实施例中所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能指标如表5所示：
表5实施例4所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能
Figure BDA0002535980060000171
实施例5
一、阻尼层的制备
1.1阻尼层甲组分的制备过程
将80份MDI-50加热到50～60℃，向其中滴加150份聚碳酸酯多元醇C1200，边搅拌边保持上述温度范围；滴加完毕后将温度上升到80～90℃，保温反应2～3h，将温度降到40～50℃即可得到NCO含量为6.21％的预聚物。
1.2阻尼层乙组分的制备过程
(1)依次将扩链剂65份二乙基戊二醇、120份DL1000加入到反应釜中升温至50-60℃，然后加入100份阻尼改性剂AO-80后温度升到80℃，保温1-2h待阻尼改性剂充分溶解后，将温度降至50℃以下备用；
(2)将步骤(1)制备的物料、10份分散剂BYK110、2.5份消泡剂Foamex900、0.3份基材润湿剂Wet500、1.0份催化剂Dabco 33-LV、1.6份附着力促进剂γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、1.0份T12、400份200目云母粉、62份氧化铁红、20份空心玻璃微珠、30份空心陶瓷微珠加入加到高速分散机中，高速混合30～60min，速度控制在400-600r/min，直至分散到细度合格，过滤包装。
使用时，甲组分与乙组分的异氰酸酯指数为0.65。
二、约束层的制备
2.1约束层A组分的制备工艺
首先，按照重量比依次将200份E44环氧树脂、100份E54、50份1,4丁二醇二缩水甘油醚、5份分散剂BYK110、10份消泡剂Foamex 900、120份阻燃剂丙基磷酸二甲酯、25份触变剂气相二氧化硅加入到混合机，混合搅拌匀匀；然后依次加入200份滑石粉、120份硅灰石粉、80份重钙、32份空心陶瓷微珠直至搅拌混合均匀即可出料。
2.2约束层B组分的制备工艺
按照重量比将100份改性酚醛胺T33、150份改性芳香胺GK-215、5份消泡剂Foamex900、32份苯甲醇、15份触变剂氢化蓖麻油、20份空心酚醛微珠加入到高速分散机搅拌罐中，搅拌混合均匀。
使用时按照重量比A组分:B组分＝10:1，混合均匀即可。
本实施例中所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能指标如表6所示：
表6实施例5所制备的可喷涂型舰船用阻尼涂料的主要性能
Figure BDA0002535980060000191
本发明的可喷涂型舰船用阻尼涂料相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)粘度小，可采用设备进行喷涂施工，施工效率高，表面平整度高，厚度均匀；
(2)对于船体内部的管道、设备基座等细部构造狭窄部位，施工容易，劳动强度小、施工效率高；
(3)可喷涂施工，材料的操作期受温度影响不大，在夏季和冬季施工时对配方体系不需要进行调整；
(4)面密度低，满足轻量化的要求；
(5)材料的复合损耗因子高，在温度-10℃～+50℃内损耗因子≥0.15，可以满足目前大型舰船高速航行时的减振降噪要求；
(6)阻燃性能优异，氧指数≥35，此外，该材料还具有优异的隔声、隔热、防腐等性能。
本发明的配方中阻尼层的分散剂、消泡剂、基材润湿剂、催化剂、附着力促进剂、阻尼颜填料、除水剂和空心微珠相互配合，效果协同，约束层中的A组分和B组分效果协同，使本发明的可喷涂型舰船用阻尼涂料粘度适合，可喷涂施工，喷涂时，阻尼层的厚度一般在0.5～1.0mm，阻尼层与约束层总厚度与基材的厚度比为1.0-4.0，即可使材料的平均复合损耗因子在-10℃～+50℃温度范围内可达0.15以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可喷涂型舰船用阻尼涂料，其特征在于，包括阻尼层和约束层；
所述阻尼层为双组分无溶剂聚氨酯涂料，所述阻尼层包括如下重量份数的原料：
甲组分：由二异氰酸酯与多元醇合成的预聚物；所述预聚物的NCO含量为3.0～7.0wt％，固体分≥99％，25℃的黏度为3000～5000mPa·s；
乙组分：扩链剂40-80份、多元醇50-150份、阻尼改性剂50-150份、阻尼颜填料300-500份、分散剂5-10份、消泡剂1-5份、基材润湿剂0.2-0.5份、催化剂0.5-2.0份、附着力促进剂1-2份、除水剂30-50份、空心微珠30-60份；所述乙组分的固体分≥99％，25℃的粘度为800～1200mPa·s；
所述甲组分与所述乙组分的异氰酸酯指数为0.4～0.7；
所述约束层为双组分无溶剂环氧树脂涂料，所述约束层包括如下重量份数的原料：
A组分：液体环氧树脂150-200份、活性稀释剂0-80份、分散剂5-10份、消泡剂5-10份、液体阻燃剂70-120份、触变剂10-25份、体质填料200-400份、空心微珠20-50份；
B组分：改性胺固化剂50-200份、消泡剂1-5份、触变剂5-15份、苯甲醇20-50份、空心微珠10-20份；
所述A组分和所述B组分的重量比为10-11︰1。
2.根据权利要求1所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中一种或几种。
3.根据权利要求1所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料，其特征在于，所述多元醇为低不饱和度的聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种，分子量为200-4000。
4.根据权利要求1所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料，其特征在于，所述扩链剂为小分子量的二元醇、二元胺中的一种或几种；
所述二元醇包括1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、羟基特戊酸新戊二醇单酯、2-乙基-1,3-己二醇、一缩二乙醇、一缩二丙醇、甲基丙二醇；
所述二元胺包括3,5-二乙基甲苯二胺、3,5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷、N,N-二烷基苯二胺、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷、4,4-双仲丁氨基二环己基甲烷、3,3-二甲基-4,4-双仲丁氨基-二环己基甲烷。
5.根据权利要求1所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料，其特征在于，所述阻尼改性剂为N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、3,9-双{1,1-二甲基-2[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基}-2,4,6,8-四氧杂螺环(5,5)十一烷中的一种或几种；
所述阻尼颜填料为云母粉、玻璃鳞片、片状氧化铁红、石墨粉、氧化铁黑中的任意一种，细度为40-325目。
6.根据权利要求1所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料，其特征在于，所述分散剂为脂肪酸衍生物、聚羧酸盐、聚氨酯共聚物、高分子磷酰胺中的一种或几种；
所述消泡剂为聚醚改性有机硅、氟硅氧烷、丙烯酸聚合物中的一种或几种；
所述催化剂为有机金属盐类或胺类催化剂中的一种或几种，所述有机金属盐类催化剂包括异辛酸铋、异辛酸锌、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡，所述胺类催化剂包括三乙烯二胺、双吗啉基二乙基醚；
所述基材润湿剂为改性有机硅类基材润湿剂、炔二醇类基材润湿剂中的一种或几种；
所述附着力促进剂为硅烷类偶联剂中的一种或几种，包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺三乙氧基硅烷、苯胺丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷；
所述除水剂为恶唑烷类除水剂、原甲酸三乙酯或分子筛的一种，所述分子筛规格为3a、4a或13XP。
7.根据权利要求1所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料，其特征在于，所述空心微珠为空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、空心酚醛微珠中的一种或几种，堆积密度小于0.8g/cm3。
8.根据权利要求1所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料，其特征在于，所述液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、海因型环氧树脂中的一种或几种，25℃的粘度低于10000mPa·s。
9.根据权利要求1所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、腰果酚类活性稀释剂中的一种或几种；
所述触变剂为有机改性膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油中的一种或几种；
所述液体阻燃剂为液体磷氮类无卤阻燃剂中的一种；
所述体质填料为氢氧化铝、硅灰石粉、重钙、沉淀硫酸钡、氢氧化镁、立德粉、滑石粉中的一种或几种，细度为100-3000目；
所述改性固化剂为改性芳香胺类、改性酚醛胺类、改性脂肪胺类、改性脂环胺类固化剂中的一种或几种；
所述苯甲醇的规格为工业级。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的可喷涂型舰船用阻尼涂料的制备方法，其特征在于，包括：
所述甲组分的制备：将所述二异氰酸酯加热到50～60℃，向其中滴加所述多元醇，边搅拌边保持上述温度范围；滴加完毕后将温度升高到80～95℃，保温反应2～4h，待NCO含量达到目标值3.0～7.0wt％后，将温度降到40～50℃，得到所述甲组分；
所述乙组分的制备：依次将所述扩链剂、所述多元醇加入到反应釜中升温至50-60℃，然后加入所述阻尼改性剂后温度升到80℃，保温1-2h待充阻尼改性剂分溶解后，将温度降至50℃以下后转移到高速分散机中；再将所述分散剂、消泡剂、基材润湿剂、催化剂、附着力促进剂、阻尼颜填料、除水剂、空心微珠加入到高速分散机中，高速混合30～60min，速度控制在400-600r/min，直至分散到细度合格，得到所述乙组分；
所述阻尼层由所述甲组分和乙组分混合得到；
所述A组分的制备：将所述液体环氧树脂、活性稀释剂、分散剂、消泡剂、液体阻燃剂、触变剂、体质填料、空心微珠混合均匀，得到所述A组分；
所述B组分的制备：将所述改性胺固化剂、消泡剂、触变剂、苯甲醇、空心微珠混合均匀，得到所述B组分；
所述约束层由所述A组分和B组分混合得到。
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