CN115216189A - 一种水性阻尼涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性阻尼涂料，包括以下组分：丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液、溶剂和填料；所述丙烯酸共聚物乳液中丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度为‑10℃～20℃，所述微交联丙烯酸乳液中微交联丙烯酸的玻璃化转变温度为10℃～30℃。同时，本发明还公开了上述水性阻尼涂料的制备方法。本发明提供的水性阻尼涂料具有阻尼效果好、避免涂膜开裂和降低干膜泡水后的吸水率的特点。

Description

一种水性阻尼涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性阻尼涂料及其制备方法。

背景技术

车身设计常采用多种类型的降噪材料降低车内噪声以提升驾乘舒适度。其中，汽车车舱内部地板普遍采用的是铺设阻尼垫进行隔音降噪。沥青阻尼垫整车应用量大，例如某车型的沥青垫设计用量达11kg，不利于车身的轻量化设计。并且油性沥青基VOC含量高，沥青阻尼垫的VOC散发特性容易超标。而阻尼垫为乘员舱内部零件，容易导致车内环保特性不达标。再者沥青阻尼垫为固态零件，需定制模具冲裁成型。单个车型的零件数超过20，物流运输复杂，且全部采用人工铺设，生产效率低。

现有技术也有通过使用水性阻尼涂料(LASD)进行隔音降噪，但存在涂膜容易开裂导致阻尼降噪效果变差、车底干膜容易吸水脱落、VOC控制超标等缺陷。因此发明一种阻尼效果好、涂膜不开裂的涂料非常必要。

发明内容

针对现有水性阻尼涂料存在涂膜容易开裂的问题，本发明提供了一种水性阻尼涂料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种水性阻尼涂料，包括以下组分：丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液、溶剂和填料；

所述丙烯酸共聚物乳液中丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度为-10℃～20℃，所述微交联丙烯酸乳液中微交联丙烯酸的玻璃化转变温度为10℃～30℃。

可选的，所述丙烯酸共聚物乳液的固含量为48％～52％，所述微交联丙烯酸乳液的固含量为50％～55％。

可选的，包括以下重量组分：丙烯酸共聚物乳液15-30份，微交联丙烯酸乳液6-20份，溶剂1-3份，填料40-60份。

可选的，还包括有以下重量组分：功能助剂2.5～8份；所述功能助剂包括甲醛捕捉剂。

可选的，所述甲醛捕捉剂的质量份数为0.1-0.5份。

可选的，所述甲醛捕捉剂选自2-咪唑烷酮。

可选的，所述功能助剂还包括分散剂、消泡剂、发泡剂、保湿剂、杀菌剂、色浆和复合增稠剂中的一种或多种。

可选的，所述分散剂的质量份数为0.5-1.0份，所述消泡剂的质量份数为0.5-1.5份，所述发泡剂的质量份数为0.1-0.5份，所述保湿剂的质量份数为0.5-2份，所述杀菌剂的质量份数为0.1-0.5份，所述色浆的质量份数为0.2-0.5份，所述复合增稠剂的质量份数为0.5-1.5份。

可选的，所述发泡剂选自起始发泡温度为80-100℃的物理发泡剂。

可选的，所述保湿剂选自丙二醇或乙二醇中的一种或两种。

可选的，所述填料选自云母、重钙、硫酸钡或滑石粉中的一种或多种。

可选的，所述填料的目数为200-1000目。

另一方面，本发明实施例提供了如上所述的水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1，将丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液和溶剂放入搅拌器中进行搅拌；

S2，将填料加入搅拌器中进行搅拌，得到水性阻尼涂料。

可选的，所述功能助剂包括：甲醛捕捉剂、分散剂、消泡剂、发泡剂、保湿剂、杀菌剂、色浆和复合增稠剂；

在S1中，将丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液、溶剂和分散剂、杀菌剂、发泡剂、甲醛捕捉剂及消泡剂总量的40-60wt％放入搅拌器中，搅拌时间为10-15min，搅拌速率为300-600r/min；

在S2中，搅拌速率为800-1000r/min，相邻两次填料加入时间间隔为15-20min；然后在填料完全加入搅拌器后，将增稠剂和剩余的消泡剂加入搅拌器中，搅拌时间为10-15min，搅拌速率为800-1000r/min。

在本发明中，涂层中的微交联丙烯酸乳液在水分挥发后完全成膜，分子链之间的交联增加了成膜后的致密性，有效降低了水性阻尼涂料的吸水率，防止汽车泡水或者漏水后产品吸水率过大导致发霉异味及附着力降低。涂层中的填料形成疏松排水通道，使得水性涂料在高温烘烤时便于水气的及时排出，避免出现开裂。采用不同玻璃化转变温度的丙烯酸共聚物乳液和微交联丙烯酸乳液形成宽温域内均能获得较高的阻尼值的水性阻尼涂料，拓宽涂料的阻尼温域。同时，水性阻尼涂料应用于车身地板，相对车内传统使用的阻尼垫具备更低的密度，实现轻量化，零件VOC散发总量减少，更加环保，并且提高了自动化施工效率。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例公开了一种水性阻尼涂料，包括以下组分：丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液、溶剂和填料。

所述丙烯酸共聚物乳液中丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度为-10℃～20℃，所述微交联丙烯酸乳液中微交联丙烯酸的玻璃化转变温度为10℃～30℃。

在本实施例中，涂层中的微交联丙烯酸乳液在水分挥发后完全成膜，分子链之间的交联增加了成膜后的致密性，有效降低了水性阻尼涂料的吸水率，防止汽车泡水或者漏水后产品吸水率过大导致发霉异味及附着力降低。涂层中的填料形成疏松排水通道，使得水性涂料在高温烘烤时便于水气的及时排出，避免出现开裂。采用不同玻璃化转变温度的丙烯酸共聚物乳液和微交联丙烯酸乳液形成宽温域内均能获得较高的阻尼值的水性阻尼涂料，拓宽阻尼温域，使涂料具有高阻尼特性。在后续测试中，水性阻尼涂料应用在车内地板后整车NVH特性平均优化0.6dB。同时，水性阻尼涂料应用于车身地板，相对车内传统使用的阻尼垫具备更低的密度，实现轻量化，零件VOC散发总量减少，更加环保，并且提高了自动化施工效率。具体地，丙烯酸共聚物乳液选自陶氏乳液AV1220或AV1331中的一种或两种。微交联丙烯酸乳液选自元智新科的JB-32或JB-34中的一种或两种，溶剂为水。

在一些实施例中，所述丙烯酸共聚物乳液的固含量为48％～52％，所述微交联丙烯酸乳液的固含量为50％～55％。

在一些实施例中，水性阻尼涂料包括以下重量组分：丙烯酸共聚物乳液15-30份，微交联丙烯酸乳液6-20份，溶剂1-3份，填料40-60份。

在一些实施例中，水性阻尼涂料还包括有以下重量组分：功能助剂2.5～8份。所述功能助剂包括甲醛捕捉剂。甲醛捕捉剂与涂料中的甲醛等小分子反应降低涂料的VOC，使涂料的VOC性能更加优异。

在优选地实施例中，所述甲醛捕捉剂的质量份数为0.1-0.5份。

在一些实施例中，所述甲醛捕捉剂选为2-咪唑烷酮。

在一些实施例中，所述功能助剂还包括分散剂、消泡剂、发泡剂、保湿剂、杀菌剂、色浆和复合增稠剂中的一种或多种。

在一些实施例中，所述分散剂的质量份数为0.5-1.0份，所述消泡剂的质量份数为0.5-1.5份，所述发泡剂的质量份数为0.1-0.5份，所述保湿剂的质量份数为0.5-2份，所述杀菌剂的质量份数为0.1-0.5份，所述色浆的质量份数为0.2-0.5份，所述复合增稠剂的质量份数为0.5-1.5份。

在优选的实施例中，所述发泡剂选自起始发泡温度为80-100℃的物理发泡剂。

具体的，发泡剂选自松本物理发泡剂MSL-3030或阿克苏031WUF40的一种或两种。

在一些实施例中，所用分散剂为水性涂料常用的市售分散剂，优选的，分散剂选自毕克的BYK-190、麦尔化工的HY-268A的一种或两种。

所用消泡剂为水性涂料常用的市售有机硅类消泡剂，优选的，消泡剂选自麦尔化工的HY-2040、海名斯特殊化学的DF 7079或毕克BYK-024消泡剂中的一种或多种。

杀菌剂为卡松类CMIT/MIT。色浆为黑色色浆。

增稠剂为常用市售碱溶胀型增稠剂，优选地，选自陶氏的ASE-60或麦尔化工的HY-303中的一种或两种。

在一些实施例中，所述保湿剂选自丙二醇或乙二醇中的一种或两种。

在优选的实施例中，所述保湿剂选自丙二醇。

在一些实施例中，所述填料选自云母、重钙、硫酸钡或滑石粉中的一种或多种。

在一些实施例中，所述填料的目数为200-1000目。其中云母为片状白云母。不同粒径的填料搭配使用，在涂层内部及表面同时形成水分挥发通道，有效减少表面开裂，避免引入其他高成本物质或者喷涂工艺难以实现的物质。

在优选的实施例中，云母的目数按照1000目：400目：200目＝3:1:2比例混合，水性阻尼涂料形成疏松排水通道，涂料在高温烘烤时便于水气的及时排出，避免出现开裂情况。

本发明的另一实施例公开了如上所述的水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1，将丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液和溶剂放入搅拌器中进行搅拌。

S2，将填料加入搅拌器中进行搅拌，得到水性阻尼涂料。

在一些实施例中，在S1中，将丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液、溶剂和分散剂、杀菌剂、发泡剂、甲醛捕捉剂及消泡剂总量的40-60wt％放入搅拌器中，搅拌时间为10-15min，搅拌速率为300-600r/min。

在S2中，搅拌速率为800-1000r/min，相邻两次填料加入时间间隔为15-20min。然后在填料完全加入搅拌器后，将增稠剂和剩余的消泡剂加入搅拌器中，搅拌时间为10-15min，搅拌速率为800-1000r/min。

本发明提供的水性阻尼涂料的固含量为75～85％。

以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

本实施例用于说明本发明公开的水性阻尼涂料及其制备方法，包括以下操作步骤：

按质量称取以下各组分的原料：

丙烯酸共聚物乳液150g，微交联丙烯酸乳液200g，蒸馏水28g，分散剂8g，消泡剂12g，保湿剂16g，杀菌剂4g，发泡剂5g，色浆3g，甲醛捕捉剂3g，白云母1000目290g，白云母400目90g，白云母200目182g，复合增稠剂9g。

所述丙烯酸共聚物乳液中丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度为10℃～20℃，所述微交联丙烯酸乳液中微交联丙烯酸的玻璃化转变温度为10℃～30℃。

水性阻尼涂料的制备：

第一步：将丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液、水和分散剂、杀菌剂、发泡剂、甲醛捕捉剂及消泡剂总量的50％放入搅拌器中，搅拌15min，搅拌速率为600r/min。

第二步：将白云母1000目、白云母400目和白云母200目混合后分批次加入搅拌器中，间隔时间为20min，搅拌速率为1000r/min。

第三步：将增稠剂和剩余的消泡剂加入搅拌器中，搅拌时间为15min，搅拌速率为1000r/min，得到水性阻尼涂料。

将所述水性阻尼涂料喷涂于车身地板上，喷涂厚度为3-4mm，涂装车间烘烤温度在140-150℃，车身经过涂装车间后水性阻尼涂料中水分蒸发，乳液和填料固化成膜，同时闭孔，发泡物质发泡，在车身地板形成稳定的轻质阻尼涂层。

实施例2

在本实施例中，与实施例1不同的是，各组分的原料的质量为：丙烯酸共聚物乳液180g，微交联丙烯酸乳液170g，蒸馏水30g，分散剂10g，消泡剂12g，保湿剂15g，杀菌剂5g，发泡剂5g，色浆3g，甲醛捕捉剂2g，白云母1000目288g，白云母400目90g，白云母200目180g，复合增稠剂10g。

所述丙烯酸共聚物乳液中丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度为-10℃～20℃，所述微交联丙烯酸乳液中微交联丙烯酸的玻璃化转变温度为15℃～25℃。

实施例3

在本实施例中，与实施例1不同的是，各组分的原料的质量为：丙烯酸共聚物乳液200g，微交联乳液150g，蒸馏水25g，分散剂9g，消泡剂14g，保湿剂12g，杀菌剂4g，发泡剂4g，色浆4g，甲醛捕捉剂2g，白云母1000目280g，白云母400目100g，白云母200目188g，复合增稠剂8g。

实施例4

在本实施例中，与实施例1不同的是，各组分的原料的质量为：丙烯酸共聚物乳液250g，微交联丙烯酸乳液100g，蒸馏水30g，分散剂9g，消泡剂13g，保湿剂13g，杀菌剂5g，发泡剂5g，色浆3g，甲醛捕捉剂3g，白云母1000目290g，白云母400目87g，白云母200目180g，复合增稠剂12g。

实施例5

在本实施例中，与实施例1不同的是，填料为800目的滑石粉，各组分的原料的质量为：丙烯酸共聚物乳液250g，微交联丙烯酸乳液100g，蒸馏水25g，分散剂10g，消泡剂13g，保湿剂15g，杀菌剂5g，发泡剂5g，色浆3g，甲醛捕捉剂1g，滑石粉800目564g，复合增稠剂9g。

实施例6

在本实施例中，与实施例1不同的是，本实施例的水性阻尼涂料中不包括甲醛捕捉剂，各组分的原料的质量为：丙烯酸共聚物乳液180g，微交联丙烯酸乳液170g，蒸馏水30g，分散剂10g，消泡剂12g，保湿剂15g，杀菌剂5g，发泡剂5g，色浆3g，白云母1000目290g，白云母400目90g，白云母200目180g，复合增稠剂10g。

对比例1

在本实施例中，与实施例1不同的是，本实施例的水性阻尼涂料中不包括微交联丙烯酸乳液，各组分的原料的质量为：丙烯酸共聚物乳液350g，蒸馏水20g，分散剂10g，消泡剂11g，保湿剂17g，杀菌剂5g，发泡剂4g，色浆4g，甲醛捕捉剂2g，白云母1000目300g，白云母400目90g，白云母200目180g，复合增稠剂7g。

对比例2

在本实施例中，与实施例1不同的是，使用苯乙烯 丙烯酸酯乳液代替微交联丙烯酸乳液，各组分的原料的质量为：各组分的原料的质量为：丙烯酸共聚物乳液150g，苯乙烯丙烯酸酯乳液200g，蒸馏水20g，分散剂8g，消泡剂12g，保湿剂16g，杀菌剂4g，发泡剂5g，色浆3g，甲醛捕捉剂3g，白云母1000目290g，白云母400目90g，白云母200目182g，复合增稠剂9g。

对比例3

在本实施例中，与实施例1不同的是，使用苯乙烯 丙烯酸酯乳液代替微交联丙烯酸乳液，并加入交联剂，各组分的原料的质量为：各组分的原料的质量为：丙烯酸共聚物乳液150g，苯乙烯 丙烯酸酯乳液195g，蒸馏水20g，分散剂10g，消泡剂11g，保湿剂17g，杀菌剂5g，发泡剂4g，色浆4g，甲醛捕捉剂2g，白云母1000目300g，白云母400目90g，白云母200目180g，复合增稠剂7g，交联剂5g。

对比例4

在本实施例中，与实施例1不同的是，本实施例的水性阻尼涂料中不包括丙烯酸共聚物乳液，各组分的原料的质量为：各组分的原料的质量为：微交联丙烯酸乳液350g，蒸馏水20g，分散剂10g，消泡剂11g，保湿剂17g，杀菌剂5g，发泡剂4g，色浆4g，甲醛捕捉剂2g，白云母1000目300g，白云母400目90g，白云母200目180g，复合增稠剂7g。

性能测试

将上述实施例1-6和对比例1-4所制得的水性阻尼涂料进行外观、固含量、剪切强度、发泡倍率、吸水率及阻尼性能测试。

固含量测试是将2g涂料放入105±2℃的烘箱内烘烤3小时后计算剩余固体质量占初始质量的百分比；

剪切强度使用万能拉力机按照GB/T 7124-2008执行，烘烤温度140℃*20min；

发泡倍率是通过烘烤前后干膜厚度与湿膜厚度计算得到厚度变化值与初始湿膜厚度的倍率；

外观测试是将样件(尺寸200*100*3mm)在23℃条件下放置3h后进行140℃*20min烘烤，观察样件表面状态；

吸水率是将样件(尺寸120*50*3mm)烘烤后放入23℃恒温水浴锅中24h，取出后擦干表面水分称重计算吸水重量与初始重量的比值；

阻尼性能测试方法按照GB-T18258-2000中悬臂梁法执行。

各项测试结果见表1。

表1

另外，将实施例2和实施例6所得水性阻尼涂料在140℃烘烤20min后进行了VOC第三方检测。第三方检测单位为深圳市华测检测技术股份有限公司上海分公司，测试采用50LTellar袋，样件尺寸为100mm*100mm*3mm，检测结果如表2所示。

表2

从表1测试结果可知，本发明水性阻尼涂料在-20℃～60℃范围内均有较高的阻尼值，吸水率低、VOC低、绿色环保等特性。根据实施例1-实施例4与对比例1的测试数据对比，微交联丙烯酸乳液增加了涂层成膜后的致密性，使吸水率由30％降低至8-9％。根据实施例1-实施例4与对比例4的测试数据对比，单独使用微交联丙烯酸乳液，低温下的阻尼系数降低，降噪效果变差。根据实施例1与对比例2、对比例3的测试数据可知，使用玻璃化转变温度为20℃～30℃的苯乙烯 丙烯酸酯乳液代替微交联丙烯酸乳液，不同温度下涂层的阻尼系数相当，但吸水率大幅提高，使得涂料易脱落。根据实施例5与实施例1-4及实施例6的测试数据对比，使用不同粒径的填料时，在涂层表皮及内部形成相对疏松通道，水分均匀挥发，可避免涂层开裂。

从表2测试结果可知，实施例2中通过加入甲醛捕捉剂使涂料的VOC性能更加优异，更加环保。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种水性阻尼涂料，其特征在于，包括以下组分：

丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液、溶剂和填料；

所述丙烯酸共聚物乳液中丙烯酸共聚物的玻璃化转变温度为-10℃～20℃，所述微交联丙烯酸乳液中微交联丙烯酸的玻璃化转变温度为10℃～30℃。

2.根据权利要求1所述的水性阻尼涂料，其特征在于，所述丙烯酸共聚物乳液的固含量为48％～52％，所述微交联丙烯酸乳液的固含量为50％～55％。

3.根据权利要求1所述的水性阻尼涂料，其特征在于，包括以下重量组分：

丙烯酸共聚物乳液15-30份，微交联丙烯酸乳液6-20份，溶剂1-3份，填料40-60份。

4.根据权利要求3所述的水性阻尼涂料，其特征在于，还包括有以下重量组分：功能助剂2.5～8份；所述功能助剂包括甲醛捕捉剂。

5.根据权利要求4所述的水性阻尼涂料，其特征在于，所述甲醛捕捉剂的质量份数为0.1-0.5份。

6.根据权利要求4所述的水性阻尼涂料，其特征在于，所述甲醛捕捉剂选自2-咪唑烷酮。

7.根据权利要求4所述的水性阻尼涂料，其特征在于，所述功能助剂还包括分散剂、消泡剂、发泡剂、保湿剂、杀菌剂、色浆和复合增稠剂中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的水性阻尼涂料，其特征在于，所述分散剂的质量份数为0.5-1.0份，所述消泡剂的质量份数为0.5-1.5份，所述发泡剂的质量份数为0.1-0.5份，所述保湿剂的质量份数为0.5-2份，所述杀菌剂的质量份数为0.1-0.5份，所述色浆的质量份数为0.2-0.5份，所述复合增稠剂的质量份数为0.5-1.5份。

9.根据权利要求7所述的水性阻尼涂料，其特征在于，所述发泡剂选自起始发泡温度为80-100℃的物理发泡剂。

10.根据权利要求7所述的水性阻尼涂料，其特征在于，所述保湿剂选自丙二醇或乙二醇中的一种或两种。

11.根据权利要求1所述的水性阻尼涂料，其特征在于，所述填料选自云母、重钙、硫酸钡或滑石粉中的一种或多种。

12.根据权利要求11所述的水性阻尼涂料，其特征在于，所述填料的目数为200-1000目。

13.如权利要求1～12中任意一项所述的水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液和溶剂放入搅拌器中进行搅拌；

S2，将填料加入搅拌器中进行搅拌，得到水性阻尼涂料。

14.根据权利要求13中所述的水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于，所述功能助剂包括：甲醛捕捉剂、分散剂、消泡剂、发泡剂、保湿剂、杀菌剂、色浆和复合增稠剂；

在S1中，将丙烯酸共聚物乳液、微交联丙烯酸乳液、水和分散剂、杀菌剂、发泡剂、甲醛捕捉剂及消泡剂总量的40-60wt％放入搅拌器中，搅拌时间为10-15min，搅拌速率为300-600r/min；

在S2中，搅拌速率为800-1000r/min，相邻两次填料加入时间间隔为15-20min；然后在填料完全加入搅拌器后，将增稠剂和剩余的消泡剂加入搅拌器中，搅拌时间为10-15min，搅拌速率为800-1000r/min。