CN114479584B - 一种隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料及其制备方法。该水性阻尼涂料的原料及重量配比为：纯丙共混乳液100份、云母粉30～50份、蛭石20～30份、硅藻土15～25份、硅灰石粉20～25份、坡缕石粉25～30份、去离子水30～40份。本发明可以有效解决水性阻尼涂料降噪减振和保温阻燃等问题，提供的水性阻尼涂料不仅具有良好的阻尼性能，而且在隔音、吸音、保温和阻燃等方面也性能优异，比重较轻、安全环保且施工方便，可广泛应用于交通运输工具、机械设备和建筑设施建造等领域。

Description

一种隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料及其制备方法。
背景技术
在日常生活和工业生产中，噪声和振动问题越来越严重，不仅严重影响人们的身体健康和生活质量，也会缩短机械设备和交通运输工具等的使用寿命，目前降噪减振技术已成为交通运输、机械设备和建筑行业的研究热点。
水性阻尼涂料是一种以水性树脂为主要成膜物质，以无机物或有机物为填料，不含有毒溶剂的具有高阻尼性能的新型环保涂料。水性阻尼涂料可以通过利用高分子材料的粘弹性能将吸收的振动能转换为热能，从而起到降噪减振的作用。由于水性阻尼涂料同时具有耐腐蚀、耐老化、高附着力、储存方便、成本低廉且安全环保等优点，已被广泛应用在汽车、动车、船舶和飞机等交通工具、工程机械、大型建筑设施以及房屋室内装修等领域。水性阻尼涂料在实际工程化应用中，不仅要求具有较高的阻尼减振降噪性能，往往还要求具有优异的阻燃、隔音、吸音和保温隔热等综合性能，并且如果涂料比重较大还会给喷涂底材例如动车、飞机等交通工具带来过多的负载压力，从而影响其运行速度、能耗和经济成本。
专利号为CN 101698768 A的专利介绍了隔音降噪阻尼涂料，专利号为CN102585636 B的专利公介绍了具有约束阻尼结构的环保型水性阻尼涂料，两者提供的水性阻尼涂料都具有较好的降噪减振性能，但是在阻燃、保温、隔音以及涂料比重等性能方面均有待提升，涂料的综合性能不佳，并且后者在涂料使用过程中需要两次喷涂，施工麻烦。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中水性阻尼涂料的不足，提供一种安全环保、施工方便、轻量化同时又具有降噪、减振、隔音、吸音、保温和阻燃等优异的综合性能的水性阻尼涂料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料，其原料及重量配比为：纯丙共混乳液100份、云母粉30～50份、蛭石20～30份、硅藻土15～25份、硅灰石粉20～25份、坡缕石粉25～30份、去离子水30～40份。
进一步地，所述纯丙共混乳液由纯丙乳液A和纯丙乳液B混合而成，所述纯丙乳液A的玻璃化转变温度为-20℃，所述纯丙乳液B的玻璃化转变温度为25℃。
进一步地，所述纯丙共混乳液中纯丙乳液A和纯丙乳液B的重量配比为3：1。
进一步地，所述纯丙乳液A和B的固含量均为45％～55％，所述纯丙乳液A和B的黏度均在1000mPa·s/25℃以下。
进一步地，所述云母粉的粒度为200目～400目，所述硅藻土、硅灰石粉和坡缕石粉的粒度均为600目以上，所述蛭石的粒度为20目～40目。
一种隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)常温条件下，将纯丙乳液A和纯丙乳液B按3：1的比例均匀混合，得到固含量为45％～55％的纯丙共混乳液；所述纯丙乳液A的玻璃化转变温度为-20℃，所述纯丙乳液B的玻璃化转变温度为25℃，所述纯丙乳液A和B的黏度均在1000mPa·s/25℃以下；
(2)取100份所述纯丙共混乳液，加入30～50份粒度为200目～400目的云母粉、20～30份粒度为20目～40目的蛭石、15～25份粒度为600目以上的硅藻土、20～25份粒度为600目以上的硅灰石粉、25～30份粒度为600目以上的坡缕石粉和30～40份去离子水，常温下高速搅拌分散，混合均匀后压滤得到水性阻尼涂料。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用两种不同玻璃化转变温度的纯丙乳液作为主要成膜物质，可拓宽水性阻尼涂料的阻尼温域，提高涂料在低温区域的阻尼性能和弹性模量，改善减振降噪效果。
(2)本发明所采用的填料多为具有微孔结构的层状颗粒材料，不同目数规格的填料与纯丙乳液共混复配，可在复配体系内形成众多微孔空腔，通过物理和化学吸附作用，提高涂料的稳定性，有效地抑制材料结构共振，提高隔声量，降低导热效果，增大材料内耗，从而赋予涂料优异的减振、隔音、吸音、阻燃和保温隔热等性能。尤其是蛭石和坡缕石粉疏松多孔，质量轻，热导率小，在涂料体系中可形成细小的空气隔层，是良好的隔音、吸音、保温和阻燃材料；云母粉在外力作用下有取向作用，可增大涂料体系内摩擦力，从而提高涂料的阻尼性能；硅藻土可增加涂膜的耐磨性和抗划痕性，改善涂料的隔音和隔热性能；硅灰石粉可给涂料提供良好的耐候性能和耐酸碱性能，还可以提供水分快速排出的通路，有利于涂料快速干燥成型。
(3)本发明所用填料均为硅酸盐类无机物，易与碱性矿物类基材发生化学反应形成硅酸钙类物质，从而提高了涂料在基材上的附着力，不仅可赋予水性涂料较好的阻燃、耐热、耐腐蚀、耐磨和透气性能，还可以防止空气与水分所产生的压力使涂层出现气泡和掉皮脱落等现象。
(4)本发明以水作分散介质，不含任何有机溶剂，安全环保无毒，制备工艺简单，成品涂料可直接使用，性能稳定，施工方便。
具体实施方式
实施例1
本实施例中隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料的原料及重量配比为：
纯丙乳液A(玻璃化转变温度为-20℃，固含量45％，黏度为200～1000mPa·s/25℃，牌号BA-205，东联北方科技(北京)有限公司)75份，纯丙乳液B(玻璃化转变温度为25℃，固含量50％，黏度<1000mPa·s/25℃，牌号BA-202，东联北方科技(北京)有限公司)25份，云母粉(200目)30份，蛭石(20目)20份，硅藻土(600目)15份，硅灰石粉(600目)20份，坡缕石粉(600目)25份，去离子水30份。
制备本实施例的隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)常温条件下，将75份纯丙乳液A和25份纯丙乳液B均匀混合，配制成总重量100份的纯丙共混乳液；
(2)在步骤(1)中配制好的100份纯丙共混乳液中，加入30份云母粉、20份蛭石、15份硅藻土、20份硅灰石粉、25份坡缕石粉和30份去离子水，常温下高速搅拌分散，混合均匀后压滤，即可获得水性阻尼涂料。
实施例2
本实施例中隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料的原料及重量配比为：
纯丙乳液A(玻璃化转变温度为-20℃，固含量48％，牌号BA-316，黏度为100～500mPa·s/25℃，东联北方科技(北京)有限公司)75份、纯丙乳液B(玻璃化转变温度为25℃，固含量48％，黏度<1000mPa·s/25℃，牌号BA-201，东联北方科技(北京)有限公司)25份、云母粉(200目)40份、蛭石(40目)25份、硅藻土(600目)15份、硅灰石粉(600目)20份、坡缕石粉(600目)27份、去离子水40份。
制备本实施例的隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)常温条件下，将75份纯丙乳液A和25份纯丙乳液B均匀混合，配制成总重量100份的纯丙共混乳液；
(2)在步骤(1)中配制好的100份纯丙共混乳液中，加入40份云母粉、25份蛭石、15份硅藻土、20份硅灰石粉、27份坡缕石粉和40份去离子水，常温下高速搅拌分散，混合均匀后压滤，即可获得水性阻尼涂料。
实施例3
本实施例中隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料的原料及重量配比为：
纯丙乳液A(玻璃化转变温度为-20℃，固含量52％，黏度为200～1000mPa·s/25℃，牌号BA-205，东联北方科技(北京)有限公司)75份、纯丙乳液B(玻璃化转变温度为25℃，固含量45％，黏度<1000mPa·s/25℃，牌号BA-202，东联北方科技(北京)有限公司)25份、云母粉(200目)30份、蛭石(20目)25份、硅藻土(1000目)20份、硅灰石粉(600目)25份、坡缕石粉(600目)25份、去离子水40份。
制备本实施例的隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)常温条件下，将75份纯丙乳液A和25份纯丙乳液B均匀混合，配制成总重量100份的纯丙共混乳液；
(2)在步骤(1)中配制好的100份纯丙共混乳液中，加入30份云母粉、25份蛭石、20份硅藻土、25份硅灰石粉、25份坡缕石粉和40份去离子水，常温下高速搅拌分散，混合均匀后压滤，即可获得水性阻尼涂料。
实施例4
本实施例中隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料的原料及重量配比为：
纯丙乳液A(玻璃化转变温度为-20℃，固含量55％，黏度为100～500mPa·s/25℃，牌号BA-316，东联北方科技(北京)有限公司)75份、纯丙乳液B(玻璃化转变温度为25℃，固含量55％，黏度<1000mPa·s/25℃，牌号BA-201，东联北方科技(北京)有限公司)25份、云母粉(400目)50份、蛭石(40目)30份、硅藻土(1000目)25份、硅灰石粉(1000目)25份、坡缕石粉(600目)30份、去离子水40份。
制备本实施例的隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)常温条件下，将75份纯丙乳液A和25份纯丙乳液B均匀混合，配制成总重量100份的纯丙共混乳液；
(2)在步骤(1)中配制好的100份纯丙共混乳液中，加入50份云母粉、30份蛭石、25份硅藻土、25份硅灰石粉、30份坡缕石粉和40份去离子水，常温下高速搅拌分散，混合均匀后压滤，即可获得水性阻尼涂料。
实施例1～4均采用玻璃化转变温度分别为-20℃和25℃的两种纯丙乳液复配共混来拓宽涂料的阻尼温域，提高涂料在低温区域的阻尼性能和弹性模量；采用不同目数规格的具有微孔结构的云母粉、蛭石、硅藻土、硅灰石粉和坡缕石粉作填料，与纯丙乳液共混后在涂料内形成众多微孔空腔，通过物理和化学吸附等作用，提高涂料的稳定性，有效抑制材料结构共振，提高隔声量，降低导热效果，增大材料内耗，从而赋予涂料优异的减振、隔音、吸音、阻燃和保温隔热等性能。
取上述各实施例中的水性阻尼涂料，按相关标准进行检测：根据GB/T 16406-1996《声学声学材料阻尼性能的弯曲共振测试方法》在-10℃～50℃温度范围内测定最低损耗因子；根据GB/Z 27764-2011《声学阻抗管中传声损失的测量传递矩阵法》和GB/T 18696.2-2002《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2部分：传递函数法》，在常温下测定频率范围在100f/Hz～5000f/Hz时涂料的隔声量和吸声系数；根据GB/T 10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》测定导热系数；根据TB/T 3237-2010《动车组用内装材料阻燃技术条件》和GB/T 2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分：室温试验》测试氧指数；以每100g水性涂料干燥后占原水性涂料的重量比值测定涂料的比重。测试结果如表1所示。
表1水性阻尼涂料的性能测试结果
Figure BDA0002739710510000051
从表1数据可以看出，本发明提供的水性阻尼涂料最低损耗因子在0.1以上，最低隔声量在28dB以上，导热系数为0.1～0.15W/(m·K)，氧指数大于50％，具有良好的阻尼、隔音、保温和阻燃性能，也具有一定的吸音效果，市面上常规水性涂料的比重在65％以上，而本发明提供的水性阻尼涂料的比重为50％～55％，可被广泛应用在对降噪减振、隔音、吸音、阻燃和保温以及轻量化等性能有多种需求的交通运输工具、机械设备和建筑设施建造等领域。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1. 一种隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料，其特征在于，所述水性阻尼涂料的原料及重量配比为：纯丙共混乳液100份、云母粉30~50份、蛭石20~30份、硅藻土15~25份、硅灰石粉20~25份、坡缕石粉25~30份、去离子水30~40份；所述纯丙共混乳液由纯丙乳液A和纯丙乳液B混合而成，所述纯丙乳液A的玻璃化转变温度为-20℃，所述纯丙乳液B的玻璃化转变温度为25℃；所述纯丙乳液A和B的固含量均为45%~55%；所述云母粉的粒度为200目~400目，所述硅藻土、硅灰石粉和坡缕石粉的粒度均为600目以上，所述蛭石的粒度为20目~40目；所述纯丙共混乳液中纯丙乳液A和纯丙乳液B的重量配比为3：1；所述纯丙乳液A和B的黏度均在1000 mPa·s/25℃以下。
2.根据权利要求1所述的一种隔音保温阻燃的轻量化水性阻尼涂料，其特征在于，所述水性阻尼涂料是通过以下步骤制备得到的：
（1）常温条件下，将纯丙乳液A和纯丙乳液B按3：1的比例均匀混合，得到固含量为45%~55%的纯丙共混乳液；所述纯丙乳液A的玻璃化转变温度为-20℃，所述纯丙乳液B的玻璃化转变温度为25℃，所述纯丙乳液A和B的黏度均在1000 mPa·s/25℃以下；
（2）取100份所述纯丙共混乳液，加入30~50份粒度为200目~400目的云母粉、20~30份粒度为20目~40目的蛭石、15~25份粒度为600目以上的硅藻土、20~25份粒度为600目以上的硅灰石粉、25~30份粒度为600目以上的坡缕石粉和30~40份去离子水，常温下高速搅拌分散，混合均匀后压滤得到水性阻尼涂料。
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