CN112457732A - 一种气凝胶吸音降噪保温涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气凝胶吸音降噪保温涂料，由以下重量百分比的组分制成：丙烯酸乳液20‑55%、气凝胶粉体5‑30%、改性开孔膨胀珍珠岩5‑15%、填料5‑10%、润湿剂0.1‑2%、分散剂0.1‑2%、消泡剂0.1‑2%、防霉剂0.1‑2%、杀菌剂0.1‑2%、增稠剂0.1‑2%、pH值调节剂0.1‑2%、成膜助剂0.1‑2%、防冻剂0.1‑2%，余量为去离子水，各组分的重量百分比之和为100%。本发明还公开了该气凝胶吸音降噪保温涂料的制备方法。本发明提供的气凝胶吸音降噪保温涂料具有较好的吸音降噪和隔热性能。

Description

一种气凝胶吸音降噪保温涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别是涉及一种气凝胶吸音降噪保温涂料及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展，噪声已经成为当今世界三大污染源之一。噪声不仅危害人的听觉系统，还会使人疲倦、耳聋，因此，噪声污染对人们的健康和日常生活的危害日益为人们所重视，建筑的吸声降噪功能在诸多建筑功能中的地位也逐渐增高。吸声降噪材料不仅可以改善室内的音质环境，对噪声的控制也能起到非常重要的作用。涂料因为色彩丰富，装饰性能好，生产施工简便，兼具有一定的保护作用而成为建筑工程中最重要的建筑装饰材料之一，不过普通的涂料一般不具备吸音降噪的功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种气凝胶吸音降噪保温涂料，其具有较好的吸音降噪和隔热性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种气凝胶吸音降噪保温涂料，由以下重量百分比的组分制成：丙烯酸乳液20-55%、气凝胶粉体5-30%、改性开孔膨胀珍珠岩5-15%、填料5-10%、润湿剂0.1-2%、分散剂0.1-2%、消泡剂0.1-2%、防霉剂0.1-2%、杀菌剂0.1-2%、增稠剂0.1-2%、pH值调节剂0.1-2%、成膜助剂0.1-2%、防冻剂0.1-2%，余量为去离子水，各组分的重量百分比之和为100%。

进一步地，本发明所述丙烯酸乳液为苯丙乳液、醋丙乳液、醋叔乳液、纯丙乳液中的其中一种或几种。

进一步地，本发明所述气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，气凝胶粉的粒径为10-100微米，密度为30-100克/升。

进一步地，本发明所述改性开孔膨胀珍珠岩由以下步骤制成：

A1.将1-乙烯基咪唑、乙腈混合，搅拌1小时后滴加入4-溴丁腈，加热至100℃后搅拌反应48小时得到反应液，将反应液用四氢呋喃冷却结晶后得到粗晶体，将粗晶体用四氢呋喃洗涤抽滤得到晶体，50℃下真空干燥至恒重得到离子液体；

A2.将步骤A1所得离子液体加入蒸馏水中，搅拌30分钟后加入开孔膨胀珍珠岩，继续搅拌2小时后转入干燥箱中100℃下干燥2小时，然后转入马弗炉中，500℃下焙烧5小时，冷却至室温后研磨过30-80目筛得到改性开孔膨胀珍珠岩。

进一步地，本发明所述步骤A1中，1-乙烯基咪唑、乙腈、4-溴丁腈的比例为3g:30mL:10g；所述步骤A2中，离子液体、蒸馏水、开孔膨胀珍珠岩的比例为3g:100mL:100g。

进一步地，本发明所述填料为粒径为300-700目的重质碳酸钙、硅灰石粉、滑石粉中的其中一种或几种。

本发明要解决的另一技术问题是提供上述气凝胶吸音降噪保温涂料的制备方法。

为解决上述技术问题，技术方案是：

一种气凝胶吸音降噪保温涂料的制备方法，包括以下步骤：

B1.按重量份称取各组分，将气凝胶粉、丙烯酸乳液、一半重量的去离子水混合，搅拌至混合均匀得到气凝胶乳浊液；

B2.将润湿剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、增稠剂、pH值调节剂、一半重量的消泡剂、剩余的去离子水加入分散缸中，搅拌至混合均匀；

B3.将气凝胶乳浊液、成膜助剂、防冻剂、改性开孔膨胀珍珠岩、填料加入分散缸中，搅拌至混合均匀后加入剩余的消泡剂消泡即得气凝胶吸音降噪保温涂料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明使用的气凝胶粉的声速和导热系数均较低，使得本发明制得的气凝胶吸音降噪涂料具有较好的吸音降噪和隔热性能。

2)本发明使用的改性开孔膨胀珍珠岩由开孔膨胀珍珠岩经过离子液体改性处理后制成，开孔膨胀珍珠岩本身具有孔道结构，改性处理时离子液体能起到一定的扩孔作用，因此制得的改性开孔膨胀珍珠岩也具有良好的吸音和隔热作用，能进一步提高气凝胶吸音降噪涂料的吸音降噪和隔热性能，此外该改性开孔膨胀珍珠岩还能有效提高气凝胶吸音降噪涂料的耐冲击性能，使涂膜呈现质感厚实的装饰外观。

3）本发明使用的填料能增加涂料的涂膜厚度和机械性能，使涂膜耐久，还能提高涂料的遮盖力、改善涂料的流动性。

4）本发明可加工性能好、工艺简单、成本低，适于会议室、音乐厅、影剧院、大会堂、大教室、播音室等内部的墙面或顶棚部位使用。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

气凝胶吸音降噪保温涂料，由以下重量百分比的组分制成：苯丙乳液40%、气凝胶粉体20%、改性开孔膨胀珍珠岩10%、300-700目的重质碳酸钙8%、润湿剂1%、分散剂0.5%、消泡剂1.5%、防霉剂0.5%、杀菌剂1.5%、增稠剂1%、pH值调节剂0.8%、成膜助剂0.8%、防冻剂0.8%，余量为去离子水，各组分的重量百分比之和为100%。其中，气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，气凝胶粉的粒径为10-100微米，密度为30-100克/升；改性开孔膨胀珍珠岩由以下步骤制成：

A1.将1-乙烯基咪唑、乙腈混合，搅拌1小时后滴加入4-溴丁腈，加热至100℃后搅拌反应48小时得到反应液，将反应液用四氢呋喃冷却结晶后得到粗晶体，将粗晶体用四氢呋喃洗涤抽滤得到晶体，50℃下真空干燥至恒重得到离子液体，1-乙烯基咪唑、乙腈、4-溴丁腈的比例为3g:30mL:10g；

A2.将步骤A1所得离子液体加入蒸馏水中，搅拌30分钟后加入开孔膨胀珍珠岩，继续搅拌2小时后转入干燥箱中100℃下干燥2小时，然后转入马弗炉中，500℃下焙烧5小时，冷却至室温后研磨过30-80目筛得到改性开孔膨胀珍珠岩，离子液体、蒸馏水、开孔膨胀珍珠岩的比例为3g:100mL:100g。

该气凝胶吸音降噪保温涂料的制备方法包括以下步骤：

B1.按重量份称取各组分，将气凝胶粉、苯丙乳液、一半重量的去离子水混合，搅拌至混合均匀得到气凝胶乳浊液；

B2.将润湿剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、增稠剂、pH值调节剂、一半重量的消泡剂、剩余的去离子水加入分散缸中，搅拌至混合均匀；

B3.将气凝胶乳浊液、成膜助剂、防冻剂、改性开孔膨胀珍珠岩、重质碳酸钙加入分散缸中，搅拌至混合均匀后加入剩余的消泡剂消泡即得气凝胶吸音降噪保温涂料。

对比例1

与实施例1的主要区别在于组分中不包括气凝胶粉。

对比例2

与实施例1的主要区别在于组分中不包括改性开孔膨胀珍珠岩。

对比例3

与实施例1的主要区别在于改性开孔膨胀珍珠岩替换为开孔膨胀珍珠岩，省去步骤A1、A2。

对比例4：市售普通苯丙涂料。

试验例一：吸音降噪性能测试

参考GB/T 14369-1993分别测试实施例1、对比例1-4的吸声系数，吸声系数越高表明吸音降噪性能越好。测试结果如下表所示：

样品	吸声系数（%）
		实施例1	73.5
对比例1	67.3
		对比例2	67.6
对比例3	70.2
		对比例4	42.4

由上表可以看出，本发明实施例1的吸声系数明显高于对比例4，表明本发明制得的气凝胶吸音降噪保温涂料具有较好的吸音降噪性能。对比例1、对比例2的吸声系数均降低不少，证明本发明使用的气凝胶粉和改性开孔膨胀珍珠岩均能有效提高气凝胶吸音降噪涂料的吸音降噪性能。对比例3的吸声系数比对比例2高一些，说明相对于未改性的开孔膨胀珍珠岩来说，本发明使用离子液体对开孔膨胀珍珠岩的改性处理后制得的改性开孔膨胀珍珠岩对吸音降噪性能的提高效果更好。

试验例二：隔热性能测试

参考GB/T 20473-2006分别测试实施例1、对比例1-4的导热系数，导热系数越低表明隔热性能越好。测试结果如下表所示：

样品	导热系数（W·m<sup>-1</sup>·K<sup>-1</sup>）
		实施例1	0.156
对比例1	0.304
		对比例2	0.285
对比例3	0.252
		对比例4	0.448

由上表可以看出，本发明实施例1的导热系数明显低于对比例4，表明本发明制得的气凝胶吸音降噪保温涂料具有较好的隔热性能。对比例1、对比例2的导热系数均升高不少，证明本发明使用的气凝胶粉和改性开孔膨胀珍珠岩均能有效提高气凝胶吸音降噪涂料的隔热性能。对比例3的导热系数比对比例2低一些，说明相对于未改性的开孔膨胀珍珠岩来说，本发明使用离子液体对开孔膨胀珍珠岩的改性处理后制得的改性开孔膨胀珍珠岩对隔热性能的提高效果更好。

试验例三：耐冲击性能测试

参考GB/T 1732-1993分别测试实施例1、对比例1-4的耐冲击高度，耐冲击高度越高表明耐冲击性能越好。测试结果如下表所示：

样品	耐冲击高度（cm）
		实施例1	100
对比例1	95
		对比例2	65
对比例3	80
		对比例4	45

由上表可以看出，本发明实施例1的耐冲击高度明显高于对比例4，表明本发明制得的气凝胶吸音降噪保温涂料具有较好的耐冲击性能。对比例2的耐冲击高度降低不少，证明本发明使用的改性开孔膨胀珍珠岩能有效提高气凝胶吸音降噪涂料的耐冲击性能。对比例3的耐冲击高度比对比例2高一些，说明相对于未改性的开孔膨胀珍珠岩来说，本发明使用离子液体对开孔膨胀珍珠岩的改性处理后制得的改性开孔膨胀珍珠岩对耐冲击性能的提高效果更好。

实施例2

气凝胶吸音降噪保温涂料，由以下重量百分比的组分制成：醋丙乳液35%、气凝胶粉体15%、改性开孔膨胀珍珠岩12%、300-700目的硅灰石粉9%、润湿剂0.1%、分散剂2%、消泡剂2%、防霉剂0.1%、杀菌剂0.5%、增稠剂0.5%、pH值调节剂0.1%、成膜助剂2%、防冻剂0.5%，余量为去离子水，各组分的重量百分比之和为100%。其中，气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，气凝胶粉的粒径为10-100微米，密度为30-100克/升；改性开孔膨胀珍珠岩的制备步骤与实施例1相同。

该气凝胶吸音降噪保温涂料的制备方法包括以下步骤：

B1.按重量份称取各组分，将气凝胶粉、醋丙乳液、一半重量的去离子水混合，搅拌至混合均匀得到气凝胶乳浊液；

B2.将润湿剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、增稠剂、pH值调节剂、一半重量的消泡剂、剩余的去离子水加入分散缸中，搅拌至混合均匀；

B3.将气凝胶乳浊液、成膜助剂、防冻剂、改性开孔膨胀珍珠岩、硅灰石粉加入分散缸中，搅拌至混合均匀后加入剩余的消泡剂消泡即得气凝胶吸音降噪保温涂料。

实施例3

气凝胶吸音降噪保温涂料，由以下重量百分比的组分制成：醋叔乳液20%、气凝胶粉体30%、改性开孔膨胀珍珠岩15%、300-700目的滑石粉5%、润湿剂2%、分散剂0.1%、消泡剂1%、防霉剂1.5%、杀菌剂2%、增稠剂0.1%、pH值调节剂2%、成膜助剂1%、防冻剂0.1%，余量为去离子水，各组分的重量百分比之和为100%。其中，气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，气凝胶粉的粒径为10-100微米，密度为30-100克/升；改性开孔膨胀珍珠岩的制备步骤与实施例1相同。

该气凝胶吸音降噪保温涂料的制备方法包括以下步骤：

B1.按重量份称取各组分，将气凝胶粉、醋叔乳液、一半重量的去离子水混合，搅拌至混合均匀得到气凝胶乳浊液；

B2.将润湿剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、增稠剂、pH值调节剂、一半重量的消泡剂、剩余的去离子水加入分散缸中，搅拌至混合均匀；

B3.将气凝胶乳浊液、成膜助剂、防冻剂、改性开孔膨胀珍珠岩、滑石粉加入分散缸中，搅拌至混合均匀后加入剩余的消泡剂消泡即得气凝胶吸音降噪保温涂料。

实施例4

气凝胶吸音降噪保温涂料，由以下重量百分比的组分制成：纯丙乳液55%、气凝胶粉体5%、改性开孔膨胀珍珠岩5%、300-700目的硅灰石粉10%、润湿剂0.5%、分散剂1%、消泡剂0.1%、防霉剂2%、杀菌剂0.1%、增稠剂2%、pH值调节剂1.5%、成膜助剂0.5%、防冻剂2%，余量为去离子水，各组分的重量百分比之和为100%。其中，气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，气凝胶粉的粒径为10-100微米，密度为30-100克/升；改性开孔膨胀珍珠岩的制备步骤与实施例1相同。

该气凝胶吸音降噪保温涂料的制备方法包括以下步骤：

B1.按重量份称取各组分，将气凝胶粉、纯丙乳液、一半重量的去离子水混合，搅拌至混合均匀得到气凝胶乳浊液；

B2.将润湿剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、增稠剂、pH值调节剂、一半重量的消泡剂、剩余的去离子水加入分散缸中，搅拌至混合均匀；

B3.将气凝胶乳浊液、成膜助剂、防冻剂、改性开孔膨胀珍珠岩、硅灰石粉加入分散缸中，搅拌至混合均匀后加入剩余的消泡剂消泡即得气凝胶吸音降噪保温涂料。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种气凝胶吸音降噪保温涂料，其特征在于：由以下重量百分比的组分制成：丙烯酸乳液20-55%、气凝胶粉体5-30%、改性开孔膨胀珍珠岩5-15%、填料5-10%、润湿剂0.1-2%、分散剂0.1-2%、消泡剂0.1-2%、防霉剂0.1-2%、杀菌剂0.1-2%、增稠剂0.1-2%、pH值调节剂0.1-2%、成膜助剂0.1-2%、防冻剂0.1-2%，余量为去离子水，各组分的重量百分比之和为100%。

2.根据权利要求1所述的一种气凝胶吸音降噪保温涂料，其特征在于：所述丙烯酸乳液为苯丙乳液、醋丙乳液、醋叔乳液、纯丙乳液中的其中一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种气凝胶吸音降噪保温涂料，其特征在于：所述气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，气凝胶粉的粒径为10-100微米，密度为30-100克/升。

4.根据权利要求1所述的一种气凝胶吸音降噪保温涂料，其特征在于：所述改性开孔膨胀珍珠岩由以下步骤制成：

A1.将1-乙烯基咪唑、乙腈混合，搅拌1小时后滴加入4-溴丁腈，加热至100℃后搅拌反应48小时得到反应液，将反应液用四氢呋喃冷却结晶后得到粗晶体，将粗晶体用四氢呋喃洗涤抽滤得到晶体，50℃下真空干燥至恒重得到离子液体；

A2.将步骤A1所得离子液体加入蒸馏水中，搅拌30分钟后加入开孔膨胀珍珠岩，继续搅拌2小时后转入干燥箱中100℃下干燥2小时，然后转入马弗炉中，500℃下焙烧5小时，冷却至室温后研磨过30-80目筛得到改性开孔膨胀珍珠岩。

5.根据权利要求4所述的一种气凝胶吸音降噪保温涂料，其特征在于：所述步骤A1中，1-乙烯基咪唑、乙腈、4-溴丁腈的比例为3g:30mL:10g；所述步骤A2中，离子液体、蒸馏水、开孔膨胀珍珠岩的比例为3g:100mL:100g。

6.根据权利要求1所述的一种气凝胶吸音降噪保温涂料，其特征在于：所述填料为粒径为300-700目的重质碳酸钙、硅灰石粉、滑石粉中的其中一种或几种。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的气凝胶吸音降噪保温涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

B1.按重量份称取各组分，将气凝胶粉、丙烯酸乳液、一半重量的去离子水混合，搅拌至混合均匀得到气凝胶乳浊液；

B2.将润湿剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、增稠剂、pH值调节剂、一半重量的消泡剂、剩余的去离子水加入分散缸中，搅拌至混合均匀；

B3.将气凝胶乳浊液、成膜助剂、防冻剂、改性开孔膨胀珍珠岩、填料加入分散缸中，搅拌至混合均匀后加入剩余的消泡剂消泡即得气凝胶吸音降噪保温涂料。