CN115260843A - 一种水性微弹隔音保温涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及水性隔音保温涂料技术领域。本发明提供的一种水性微弹隔音保温涂料，包括以下成分(按质量百分比计)：水性硅丙乳液0‑5％，水性苯丙乳液4‑10％，水性纯丙乳液4‑10％，水40‑55％，增稠剂0.2‑0.4％，隔音保温材料25‑40％，填料0‑5％，防腐杀菌剂0.1‑0.4％，消泡剂0.1‑1％，湿润分散剂0.3‑0.5％，水性泡沫聚氨酯0‑1％。本发明同时提供水性微弹隔音保温涂料的制备方法。本发明制备的隔音涂料，隔音保温效果好、防火性能好、制作成本低，可以大量减少水泥等高能耗商品的用量，对国家碳中和布局具有重要的作用。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及水性隔音保温涂料技术领域。
背景技术
“双碳”(碳达峰、碳中和)目标是我国生态文明建设和高质量可持续发展的重要战略安排，将推动全社会加速向绿色低碳转型。建筑业是全社会碳排放中不可忽视的一部分，而建筑业碳排放占比相对较高，因此，建筑业减碳或中和发展的程度将对我国“双碳”目标的实现产生重大影响。建筑碳排放需要考虑与建筑有关的建材生产及运输、建造、拆除以及运行各阶段的碳排放量。
传统建筑隔音主要在楼板上面铺装轻质水泥隔音砂浆来实现，而隔音砂浆则需要消耗大量的水泥。水泥在生产过程中会排放出大量的CO2，据推测在全世界范围内其总排放量达到约550亿t，相当于人类活动以来CO2总排放量的5％，因此在建筑领域内如何减少水泥的使用量来降低CO2排放量势在必行。
建筑的隔声性能分为空气声和撞击声隔声量，固体声的能量在传统建筑材料中的衰减很小，传播速度比空气更快，传播距离更远。连续厚重而坚硬的混凝土楼板的对空气声隔音效果好，对撞击声隔音效果差，可以明显感受到上层用户拖动桌椅、小孩跑跳以及鞋跟接触地面的声音。虽然专利CN201810459365.9采用了多种手段来比如通过将特殊材质以及结构的橡胶体置于砂浆中合理的比例来确保砂浆的强度并增强其隔音效果，但3cm厚的隔音层需要消耗掉大量的水泥，并且在隔音砂浆的运输与施工过程同样需要消耗大量的化石能源。最近出现了一批水性隔音涂料，采用喷涂的方式形成3mm厚的隔音涂层，能够降低各类高能耗材料的使用量，并具有良好的隔音减震效果。然而这些涂料仍然存在一些问题：专利CN 113717593A采用添加气相二氧化硅来增加涂料的弹性，从而使得涂料的成本大幅上升；专利CN2019112768984的主要减震降噪成分为橡胶颗粒以及橡胶纤维，降低了涂料的阻燃性；专利CN202111399375.6虽然改善了隔音涂料中空心玻化微珠难以消除楼板间音波振动的问题，但生产制作流程复杂，不利于大批量生产；专利CN202010237296.4提出通过在特种水泥中引入大量微小闭合气泡，形成微小封闭气室，从而增加声音传导路径，减少声音的传导达到消除高频振动音波的目的，但粉料、液料、发泡剂、稳定剂须按比例现场混合，并需要进行至少两道喷涂才能达到隔音厚度要求，使得施工工艺复杂，人工成本大幅度增加。同时，目前市面上的水性隔音涂料为了降低成本，大量添加了含石棉矿物纤维和粗棉等低成本甚至不环保的吸音材料，对楼板的隔热性能提升不大，以至于楼面在寒冷季节采用水暖设备取暖时热量被大量消耗掉。
发明内容
面对现有技术的不足，我们提出了一种水性微弹隔音保温涂料，通过加入水性泡沫聚氨酯、空心玻璃微珠以及玻化微珠增加涂料内部的封闭气室，增大声音传导的损耗，降低涂层的热传导系数，达到隔音、保温的功能。本发明水性阻尼隔音涂料附着力强不空鼓、流平性好易喷涂、抗裂性好，可以大量减少水泥等高能耗商品的用量，对国家碳中和布局具有非常重要的作用。
本发明提供的一种水性微弹隔音保温涂料，包括以下成分(按质量百分比计)：
水性硅丙乳液0-5％，
水性苯丙乳液4-10％，
水性纯丙乳液4-10％，
水40-55％，
增稠剂0.2-0.4％，
隔音保温材料25-40％，
填料0-5％，
防腐杀菌剂0.1-0.4％，
消泡剂0.1-1％，
湿润分散剂0.3-0.5％，
水性泡沫聚氨酯0-1％。
具体的，所述隔音材料组合原则是多孔轻质材料+矿物纤维+轻质球状材料，添加矿物纤维可以解决多孔材料粒径较粗、间隙较大的缺陷，微小纤维均匀分散到大粒子空隙中，增强涂料体系均衡稳定性。
具体的，所述隔音保温材料选自以下材料：空心玻璃微珠、矿物纤维、云母片、海泡石纤维、玻化微珠、水性泡沫聚氨酯、硅酸铝纤维。
优选的，所述空心玻璃微珠的容重为400-450kg/m3、常温导热系数为0.035W/(m.K)、耐火温度超过1700℃。这一参数的空心玻璃微珠相互摩擦小，制备的隔音涂料具有较低的粘度，较好的流动性，大大提升了涂料的施工性。
优选的，所述玻化微珠的常温导热系数为0.032W/(m.K)、容重为100-200kg/m3、粒径为15-120目。粒径在0.6-1.2mm之间的玻化微珠对高频吸声效果较好，而粒径小于0.6mm的玻化微珠对低频吸声效果较好。
具体的，所述填料为重钙粉。
具体的，所述增稠剂为羟乙基纤维素、有机膨润土。
同时，本发明还提供水性微弹隔音保温涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将制造涂料所需水加入分散缸中，调整剪切力分散机转速为500-600r/min，分批加入有机膨润土和羟乙基纤维素后保持分散30min；
步骤二：采用PH调节剂将分散液的PH调整到8-9，然后将增稠剂用水按1:1稀释后缓慢加入到分散液中，边搅拌边测粘度，最终形成胶状体；
步骤三：再将水性乳液在500-600r/min转速下依次加入矿物纤维、硅酸铝纤维、分散剂、消泡剂、防腐杀菌剂，调整转速为800-900r/min剪切分散10-15min，得到预混料；
步骤四：将胶状体和预混料转移到卧式搅拌缸中，依次加空心玻璃微珠、云母粉或不添加云母粉、海泡石纤维和/或水性泡沫聚氨酯、重钙或不添加重钙均匀搅拌5-10min，然后分两次加入玻化微珠即得水性微弹隔音保温涂料。
步骤三中水性乳液是指水性硅丙乳液、水性苯丙乳液、水性纯丙乳液等三种中的一种或多种的混合物。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的水性微弹隔音保温涂料，通过隔音材料的选择配搭具有极强的吸附性、极佳的分散性和极高的热稳定性，使涂层具有一定的弹性效果且不易开裂。
2、本发明提供的水性微弹隔音保温涂料，通过加入细微泡沫、空心玻璃微珠和中空玻化微珠增加涂料内部的封闭气室，增大声音传导的损耗，降低涂层的热传导系数，达到隔音、保温的功能。
3、本发明提供的水性微弹隔音保温涂料，附着力强、流平性好、易喷涂、制作简易成本低，大量减少了水泥等高耗能商品的用量，对国家碳中和布局具有非常重要的作用。
附图说明
图1为本发明具体实施例五的隔声特性曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述具体细节以便于充分理解本发明，本领域技术人员可以在不违背本发明构思的情况下做类似改进，因此本发明的保护范围不受下面公开的具体实施例的限制。
具体实施例中采用的水性硅丙乳液的商品型号为巴德富RS-9966A/RS-3799，水性苯丙乳液的商品型号为巴斯夫净味7634/7078/702，水性纯丙乳液的商品型号为罗门哈斯2471/2468/261。前述水性乳液在具体实施例中作为成膜乳液。水性苯丙乳液弹性乳液在涂料中综合性能优异，具有优异的回弹性、柔韧性、粘接性、抗亮斑以及聚合速度性能，高固含低粘度有利于连续稳定生产，尤其在弹性和延伸性能上更为突出，可有效防止涂层固化后开裂。水性水硅丙乳液在涂料中具有耐高低温、耐水、耐酸、耐候性好等性能。水性丙烯酸乳液粒度细光泽高，成本相对较低。
具体实施例中采用的空心玻璃微珠是能浮于水面的粉煤灰空心球(远大矿业)，其结构呈灰白色、壁薄中空且重量轻，热导率小。
具体实施例中采用的重钙粉为广福公司产品。
具体实施例中采用的隔音保温材料选自以下材料：空心玻璃微珠、矿物纤维、云母片、海泡石纤维、玻化微珠、硅酸铝纤维、水性泡沫聚氨酯。具体实施例中，隔音材料组合原则是多孔轻质材料+矿物纤维+轻质球状材料，添加矿物纤维可以解决多孔材料粒径较粗、间隙较大的缺陷，微小纤维均匀分散到大粒子空隙中，增强涂料体系均衡稳定性。
具体实施例中采用容重为400-450kg/m3、常温导热系数为0.035W/(m.K)的空心玻璃微珠，耐火温度超过1700℃。
具体实施例中选用常温导热系数为0.032W/(m.K)、容重为100-200kg/m3、粒径为15-120目的玻化微珠，60-100目的玻化微珠效果更佳。
具体实施过程中，水性微弹隔音保温涂料的原料在以下(按质量百分比计)范围均可实现本发明的目的：
水性硅丙乳液0-5％，
水性苯丙乳液4-10％，
水性纯丙乳液4-10％，
水40-55％，
增稠剂0.2-0.4％，
隔音保温材料25-40％，
填料0-5％，
防腐杀菌剂0.1-0.4％，
消泡剂0.1-1％，
湿润分散剂0.3-0.5％，
水性泡沫聚氨酯0-1％。
实施例一
在本发明一具体实施例中，水性微弹隔音保温涂料，包括(按质量百分比计)：水性硅丙乳液4％、水性苯丙乳液6％、水性纯丙乳液5％、水50％、羟乙基纤维素0.2％、有机膨润土0.15％、润湿分散剂0.5％、防腐杀菌剂0.15％、消泡剂0.5％、云母粉6％、空心玻璃微珠9％、玻化微珠4％、矿物纤维3.5％、硅酸铝纤维3％、海泡石纤维5％、重钙3％。
本实施例中水性微弹隔音保温涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将制造涂料所需水加入分散缸中，调整剪切力分散机转速为500-600r/min，分批加入有机膨润土和羟乙基纤维素后保持分散30min；
步骤二：采用PH调节剂(本实施例中PH调节剂为陶氏化工的AMP-95)将分散液的PH调整到8-9，然后将罗门哈斯化工的疏水性增稠剂tt935用水按1:1稀释后缓慢加入到分散液中，边搅拌边测粘度，最终形成胶状体；
步骤三：将水性硅丙乳液、水性苯丙乳液、水性纯丙乳液混合在500-600r/min转速下依次加入矿物纤维、硅酸铝纤维、润湿分散剂、消泡剂、防腐杀菌剂，调整转速为800-900r/min分散10-15min，得到预混料；
步骤四：将胶状体和预混料转移到卧式搅拌缸中，依次加空心玻璃微珠、云母粉、海泡石纤维、重钙粉均匀搅拌5-10min，然后分两次加入玻化微珠分散均匀即得水性微弹隔音保温涂料。
实施例二本发明一具体实施例中，水性弹性隔音保温涂料，包括(按质量百分比计)：水性硅丙乳液4％、水性苯丙乳液6％、水性纯丙乳液5％、水50％、羟乙基纤维素0.2％、有机膨润土0.15％、润湿分散剂0.5％、防腐杀菌剂0.15％、消泡剂0.5％、云母粉4％、空心玻璃微珠11％、玻化微珠4％、矿物纤维3.5％、硅酸铝纤维3％、海泡石纤维5％、重钙3％。
一种水性微弹隔音保温涂料及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将制造涂料所需水加入分散缸中，调整剪切力分散机转速为500-600r/min，分批加入有机膨润土和羟乙基纤维素后保持分散30min；
步骤二：采用PH调节剂(本实施例中PH调节剂为陶氏化工的AMP-95)将分散液的PH调整到8-9，然后将罗门哈斯化工的疏水性增稠剂tt935用水按1:1稀释后缓慢加入到分散液中，边搅拌边测粘度，最终形成胶状体；
步骤三：将水性硅丙乳液、水性苯丙乳液、水性纯丙乳液混合在500-600r/min转速下依次加入矿物纤维、硅酸铝纤维、润湿分散剂、消泡剂、防腐杀菌剂，调整转速为800-900r/min分散10-15min，得到预混料；
步骤四：将胶状体和预混料转移到卧式搅拌缸中，依次加空心玻璃微珠、云母粉、海泡石纤维、重钙粉均匀搅拌5-10min，然后分两次加入玻化微珠分散均匀即得水性微弹隔音保温涂料。
实施例三
本发明一具体实施例中，水性微弹隔音保温涂料，包括(按质量百分比计)：水性硅丙乳液4％、水性苯丙乳液6％、水性纯丙乳液5％、水50％、羟乙基纤维素0.2％、有机膨润土0.15％、润湿分散剂0.5％、防腐杀菌剂0.15％、消泡剂0.5％、云母粉3％、空心玻璃微珠12％、玻化微珠4％、矿物纤维6％、硅酸铝纤维3％、海泡石纤维3.5％、重钙2％。
水性微弹隔音保温涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将制造涂料所需水加入分散缸中，调整剪切力分散机转速为500-600r/min，分批加入有机膨润土和羟乙基纤维素后保持分散30min；
步骤二：采用PH调节剂(本实施例中PH调节剂为陶氏化工的AMP-95)将分散液的PH调整到8-9，然后将罗门哈斯化工的疏水性增稠剂tt935用水按1:1稀释后缓慢加入到分散液中，边搅拌边测粘度，最终形成胶状体；
步骤三：将水性硅丙乳液、水性苯丙乳液、水性纯丙乳液混合在500-600r/min转速下依次加入矿物纤维、硅酸铝纤维、润湿分散剂、消泡剂、防腐杀菌剂，调整转速为800-900r/min分散10-15min，得到预混料；
步骤四：将胶状体和预混料转移到卧式搅拌缸中，依次加空心玻璃微珠、云母粉、海泡石纤维、重钙粉均匀搅拌5-10min，然后分两次加入玻化微珠分散均匀即得水性微弹隔音保温涂料。
实施例四
本发明一具体实施例中，水性弹性隔音保温涂料，包括(按质量百分比计)：水性苯丙乳液10％、水性纯丙乳液5％、水50％、羟乙基纤维素0.2％、有机膨润土0.15％、润湿分散剂0.5％、防腐杀菌剂0.15％、消泡剂0.5％、云母粉3％、空心玻璃微珠14％、玻化微珠6％、矿物纤维5.5％、硅酸铝纤维3％、海泡石纤维2％。
水性微弹隔音保温涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将制造涂料所需水加入分散缸中，调整剪切力分散机转速为500-600r/min，分批加入有机膨润土和羟乙基纤维素后保持分散30min；
步骤二：采用PH调节剂(本实施例中PH调节剂为陶氏化工的AMP-95)将分散液的PH调整到8-9，然后将罗门哈斯化工的疏水性增稠剂tt935用水按1:1稀释后缓慢加入到分散液中，边搅拌边测粘度，最终形成胶状体；
步骤三：将水性苯丙乳液、水性纯丙乳液混合在500-600r/min转速下依次加入矿物纤维、硅酸铝纤维、润湿分散剂、消泡剂、防腐杀菌剂，调整转速为800-900r/min分散10-15min，得到预混料；
步骤四：将胶状体和预混料转移到卧式搅拌缸中，依次加空心玻璃微珠、云母粉、海泡石纤维均匀搅拌5-10min，然后分两次加入玻化微珠分散均匀即得水性微弹隔音保温涂料。
实施例五
本发明一具体实施例中，水性弹性隔音保温涂料，包括(按质量百分比计)：水性苯丙乳液8％、水性纯丙乳液5％、水54％、羟乙基纤维素0.2％、有机膨润土0.15％、润湿分散剂0.5％、防腐杀菌剂0.15％、消泡剂0.2％、空心玻璃微珠14％、玻化微珠6％、矿物纤维6％、硅酸铝纤维3.5％、海泡石纤维2％、水性泡沫聚氨酯0.3％。
水性微弹隔音保温涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将制造涂料所需水加入分散缸中，调整剪切力分散机转速为500-600r/min，分批加入有机膨润土和羟乙基纤维素后保持分散30min；
步骤二：采用PH调节剂(本实施例中PH调节剂为陶氏化工的AMP-95)将分散液的PH调整到8-9，然后将罗门哈斯化工的疏水性增稠剂tt935用水按1:1稀释后缓慢加入到分散液中，边搅拌边测粘度，最终形成胶状体；
步骤三：将水性苯丙乳液、水性纯丙乳液混合在500-600r/min转速下依次加入矿物纤维、硅酸铝纤维、润湿分散剂、消泡剂、防腐杀菌剂，调整转速为800-900r/min分散10-15min，得到预混料；
步骤四：将胶状体和预混料转移到卧式搅拌缸中，依次加空心玻璃微珠、海泡石纤维、水性泡沫聚氨酯均匀搅拌5-10min，然后分两次加入玻化微珠分散均匀即得水性微弹隔音保温涂料。
实施例六
本发明一具体实施例中，水性弹性隔音保温涂料，包括(按质量百分比计)：水性苯丙乳液8％、水性纯丙乳液5％、水54％、羟乙基纤维素0.2％、有机膨润土0.15％、润湿分散剂0.3％、防腐杀菌剂0.15％、消泡剂0.2％、空心玻璃微珠14％、玻化微珠6％、矿物纤维6％、硅酸铝纤维3.5％、海泡石纤维2％、水性泡沫聚氨酯0.5％。
水性微弹隔音保温涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将制造涂料所需水加入分散缸中，调整剪切力分散机转速为500-600r/min，分批加入有机膨润土和羟乙基纤维素后保持分散30min；
步骤二：采用PH调节剂(本实施例中PH调节剂为陶氏化工的AMP-95)将分散液的PH调整到8-9，然后将罗门哈斯化工的疏水性增稠剂tt935用水按1:1稀释后缓慢加入到分散液中，边搅拌边测粘度，最终形成胶状体；
步骤三：将水性苯丙乳液、水性纯丙乳液混合在500-600r/min转速下依次加入矿物纤维、硅酸铝纤维、润湿分散剂、消泡剂、防腐杀菌剂，调整转速为800-900r/min分散10-15min，得到预混料；
步骤四：将胶状体和预混料转移到卧式搅拌缸中，依次加空心玻璃微珠、海泡石纤维、水性泡沫聚氨酯，均匀搅拌5-10min，然后分两次加入玻化微珠分散均匀即得水性微弹隔音保温涂料。
隔音涂层制备及性能测试
用喷涂法将水性微弹隔音保温涂料喷涂在清理干净的12mm厚钢筋混凝土楼板上面，经过96h自然实干后形成3mm厚的隔音涂层。
对隔音涂层进行各项性能测试，采用以下标准：
楼板撞击隔音测试按照GB50121-2005规定进行；
热传导系数检测按照GB/T 10294-2008规定进行；防火级别测试按标准GB8624-2012规定进行，
抗压强度按照GB/T 5486-2008标准进行。
测试结果如表1所示：
表1水性隔音保温涂层的性能比较
由表1的各项测试结果可以看出，本发明实施例1-6制备涂料的综合性能优异，隔音涂层防火级别高，隔音和保温性能均大大超过了绿色建筑节能质量验收标准，能够让南方地区的建筑楼板隔音，北方地区建筑楼板隔音保温，显著提高建筑物的节能效果。考虑到楼面隔音涂料需要有一定的抗压强度以及防火性，则根据施工要求选择合适的组分。
具体实施例中对楼板撞击隔音性能测试，在计权规范化声压级为78dB的钢筋混凝土楼板上，铺装3mm厚涂料后，对该楼板构造经撞击声隔音性能测试，计权规范化声压级。例如说明书附图1为具体实施例五制备的涂料的隔声特征曲线，由图1可知隔音楼板计权规范化撞击声压级为63dB，依据GB50118-2010《民用建筑隔声设计规范》中的楼板撞击声隔声标准，该建筑楼板撞击声隔声性能均达到住宅建筑、学校建筑、医院建筑和旅馆建筑相应等级标准，隔音效果优异。
Claims (10)
1.一种水性微弹隔音保温涂料，其特征在于：包括以下成分(按质量百分比计)：
水性硅丙乳液0-5％，
水性苯丙乳液4-10％，
水性纯丙乳液4-10％，
水40-55％，
增稠剂0.2-0.4％，
隔音保温材料25-40％，
填料0-5％，
防腐杀菌剂0.1-0.4％，
消泡剂0.1-1％，
湿润分散剂0.3-0.5％，
水性泡沫聚氨酯0-1％。
2.如权利要求1所述的水性微弹隔音保温涂料，其特征在于：所述隔音材料组合原则是多孔轻质材料+矿物纤维+轻质球状材料。
3.如权利要求1所述的水性微弹隔音保温涂料，其特征在于：所述隔音保温材料选自以下材料：空心玻璃微珠、矿物纤维、云母片、海泡石纤维、玻化微珠、水性泡沫聚氨酯、硅酸铝纤维。
4.如权利要求3所述的水性微弹隔音保温涂料，其特征在于：所述隔音材料的选用及在所述涂料中的质量百分比如下：云母粉0-6％、空心玻璃微珠9-14％、玻化微珠4-6％、矿物纤维3.5-6％、硅酸铝纤维3-3.5％、海泡石纤维2-5％。
5.如权利要求4所述的水性微弹隔音保温涂料，其特征在于：所述空心玻璃微珠的容重为400-450kg/m3、常温导热系数为0.035W/(m.K)、耐火温度超过1700℃。
6.如权利要求4或5所述的水性微弹隔音保温涂料，其特征在于：所述玻化微珠的常温导热系数为0.032W/(m.K)，容重为100-200kg/m3，粒径为15-120目。
7.如权利要求6所述的水性微弹隔音保温涂料，其特征在于：所述玻化微珠的粒径为60-100目。
8.如权利要求1所述的水性微弹隔音保温涂料，其特征在于：所述填料为重钙粉。
9.如权利要求1所述的水性微弹隔音保温涂料，其特征在于：所述增稠剂为羟乙基纤维素、有机膨润土。
10.水性微弹隔音保温涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将制造涂料所需水加入分散缸中，调整剪切力分散机转速为500-600r/min，分批加入有机膨润土和羟乙基纤维素后保持分散30min；
步骤二：采用PH调节剂将分散液的PH调整到8-9，然后将增稠剂用水按1:1稀释后缓慢加入到分散液中，边搅拌边测粘度，最终形成胶状体；
步骤三：再将水性乳液在500-600r/min转速下依次加入矿物纤维、硅酸铝纤维、分散剂、消泡剂、防腐杀菌剂，调整转速为800-900r/min剪切分散10-15min，得到预混料；
步骤四：将胶状体和预混料转移到卧式搅拌缸中，依次加空心玻璃微珠、云母粉或不添加云母粉、海泡石纤维和/或水性泡沫聚氨酯、重钙或不添加重钙均匀搅拌5-10min，然后分两次加入玻化微珠即得水性微弹隔音保温涂料。
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