CN115260887A - 一种宽温域水性阻尼隔音涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，该涂料按重量百分比计，成分为：水性树脂60‑90％，有机小分子填料5‑20％，无机填料5‑20％，消泡剂0.5‑1％，分散剂0.1‑0.5％，防沉剂0.1‑0.5％。本发明还提供一种宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，包括以下步骤：按重量百分比将水性树脂与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂并进行球磨，得到球磨浆料；将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入无机填料，再依次加入分散剂、防沉剂、消泡剂，搅拌混合至无机填料分散均匀，即得到宽温域水性阻尼隔音涂料。本发明的涂料，所用原料绿色环保，保证了产品的阻尼性能与隔音性能，进一步降低了成本，提高了产品的环保性能。
Description
技术领域
本发明涉及隔音涂料技术领域，具体是一种宽温域水性阻尼隔音涂料及其制备方法。
背景技术
噪音污染作为世界公认的污染之一，能够降低人们生活质量，损害人们的身心健康。通过隔音材料隔断声音的传播来降低噪音污染是一个重要手段。中国专利CN203174800U设计了一种环保型隔音板，由外层板、内层板、压合板组成；中国专利CN206485008U设计了一种吸音隔音汽车地毯，在隔音基础上增加了吸音层，提高了降噪性能；中国专利CN205211411U设计了一种隔音棉复合板结构，包括防火板、吸音板、防潮层、隔音棉层、实木板、填充空腔和石膏板，具有良好的隔音效果。但这些结构因物理特性限制，通常厚度较大，使用时占用空间较大，在许多使用场景中施工和应用均不方便。
基于高分子材料自身分子链之间的内摩擦可以将振动机械能转化为其他形式的能量耗散掉，从而达到减震降噪的效果。为了满足实际阻尼应用的要求，表现出良好阻尼性能的高分子材料应具有高损耗因子(tanδ≥0.3)。在高分子材料中通过共混受阻酚小分子的方式可以明显提高高分子的损耗因子。中国专利CN109233015B使用熔体加工的方法在丁腈橡胶中加入AO-80，使材料室温下损耗因子提高到0.3以上。以高损耗因子的高分子材料为主要成膜物制备阻尼涂料，可以解决传统隔音材料存在的问题；涂料可以涂敷于不同的复杂界面，使用方便。然而，传统阻尼涂料在制备和应用过程中VOC排放高，对环境污染大。水性涂料VOC排放低，是一种环境友好型材料。中国专利CN107974188B使用聚氨酯树脂、环氧树脂、阻尼填料、隔声填料等制备了一种互传网络结构的阻尼涂料，使其最大损耗因子可达0.83，但无法同时提高各个温度损耗因子；中国专利CN105907192B将苯乙烯-丙烯酸酯乳液、醇酸乙烯乳液、丙烯酸乳三种乳液共混，拓宽了材料的阻尼温域，但损耗因子降低。
将小分子受阻酚引入到水性涂料的树脂基体中，在提高其损耗因子的同时拓宽阻尼温域，不失为一种简单易得的方法。然而，受阻酚难以溶解在水中。中国专利CN110713682B以甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯共聚物做核结构，丙烯酸丁酯与丙烯酸异辛酯做壳结构，在壳层和核层结构中负载受阻酚，提高了阻尼性能。但此方法实验复杂，不利于大量生产。
发明内容
发明目的：为解决上述技术问题，本发明提供一种宽温域水性阻尼隔音涂料及其制备方法。
技术方案：本发明的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，该涂料按重量百分比计，成分为：水性树脂60-90％，有机小分子填料5-20％，无机填料5-20％，消泡剂0.5-1％，分散剂0.1-0.5％，防沉剂0.1-0.5％。
优选地，所述有机小分子填料为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯等受阻酚中的至少一种。
优选地，所述无机填料为云母粉、蒙脱土、滑石粉、高岭土中的一种或多种。
优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚类消泡剂。
优选地，所述分散剂为表面活性剂或石蜡类分散剂。
优选地，所述防沉剂为有机膨润土或气相二氧化硅。
优选地，所述水性树脂是水性聚氨酯。
一种宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量百分比将水性树脂与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂并进行球磨，得到球磨浆料；
(2)将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入无机填料，再依次加入分散剂、防沉剂、消泡剂，搅拌混合至无机填料分散均匀，即得到宽温域水性阻尼隔音涂料。
优选地，所述球磨转速为200rpm-400rpm，球磨温度为室温，球磨时间为8h-12h。
优选地，所述搅拌速度为500rpm-800rpm，搅拌时间为2h-3h，搅拌温度为60℃-90℃。
有益效果：本发明的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，所用原料绿色环保，保证了产品的阻尼性能与隔音性能，进一步降低了成本，提高了产品的环保性能。本发明所提供的宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，通过球磨和高温搅拌结合，将水性涂料和二元填料复合，既提高了水性阻尼涂料的阻尼性能，使水性阻尼涂料在室温(10～30℃)下tanδ>0.5，还提高了材料隔音性能，而且生产工艺简单，降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例1和对比例1动态力学曲线；
图2为实施例1和实施例2动态力学曲线；
图3为实施例3和实施例4隔音曲线；
图4为实施例5动态力学曲线；
图5为实施例6隔音曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
本发明的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，该涂料按重量百分比计，成分为：水性树脂60-90％，有机小分子填料5-20％，无机填料5-20％，消泡剂0.5-1％，分散剂0.1-0.5％，防沉剂0.1-0.5％。有机小分子填料为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(AO-60)、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯(AO-70)、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷(AO-80)、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)等受阻酚中的至少一种。所述无机填料为云母粉、蒙脱土、滑石粉、高岭土中的一种或多种。所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚类消泡剂。所述分散剂为表面活性剂或石蜡类分散剂。防沉剂为有机膨润土或气相二氧化硅。水性树脂是水性聚氨酯。
实施例1
本实施例公开了一种宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取水性聚氨酯100g，AO-60(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)为11.4g，将水性聚氨酯与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂0.5g，球磨得到球磨浆料，球磨12h，球磨转速为300rpm，球磨温度25℃。
(2)将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入分散剂0.5g、防沉剂0.5g、消泡剂0.5g，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为3h，搅拌温度75℃，搅拌至均匀，即得宽温域水性阻尼隔音涂料。
对比例1
(1)称取水性聚氨酯100g，AO-60(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)为11.4g，将水性聚氨酯与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂0.5g，球磨得到球磨浆料，球磨12h，球磨转速为300rpm，球磨温度25℃。
(2)将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入分散剂0.5g、防沉剂0.5g、消泡剂0.5g，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为3h，搅拌温度25℃，搅拌至均匀，得水性涂料。
图1是实施案例1和对比例1动态力学曲线。通过实施例1和对比例1的对比，在我们设计的温度、配方下，有机小分子填料与水性聚氨酯的复合后的阻尼性能最好。
实施例2
本实施例公开了一种宽温域水性阻尼涂料及其制备工艺，包括以下步骤：
(1)称取水性聚氨酯100g，AO-60为22.8g，将水性聚氨酯与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂0.5g，球磨得到球磨浆料，球磨12h，球磨转速为300rpm，球磨温度25℃。
(2)将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入分散剂0.5g、防沉剂0.5g、消泡剂0.5g，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为3h，搅拌温度75℃，搅拌至均匀，即得宽温域水性阻尼隔音涂料。
实施例1、对比例1、实施例2未添加无机填料，配方非本发明最终方案，旨在说明在我们设计的温度、配方下，有机小分子填料与水性聚氨酯的复合后阻尼性能好。
实施例3
本实施例的一种宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取水性聚氨酯100g，AO-60为11.4g，将水性聚氨酯与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂0.5g，球磨得到球磨浆料，球磨12h，球磨转速为300rpm，球磨温度25℃。
(2)将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入500目云母粉11.4g、分散剂0.5g、防沉剂0.5g、消泡剂0.5g，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为3h，搅拌温度75℃，搅拌至均匀，即得宽温域水性阻尼隔音涂料。
实施例4
本实施例的一种宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取水性聚氨酯100g，AO-60为11.4g，将水性聚氨酯与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂0.5g，球磨得到球磨浆料，球磨12h，球磨转速为300rpm，球磨温度25℃。
(2)将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入500目云母粉22.8g、分散剂0.5g、防沉剂0.5g、消泡剂0.5g，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为3h，搅拌温度75℃，搅拌至均匀，即得宽温域水性阻尼隔音涂料。
实施例5
本实施例公开了一种宽温域水性阻尼涂料及其制备工艺，包括以下步骤：
(1)称取水性聚氨酯100g，抗氧剂1076为22.8g，将水性聚氨酯与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂0.5g，球磨得到球磨浆料，球磨12h，球磨转速为300rpm，球磨温度25℃。
(2)将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入分散剂0.5g、防沉剂0.5g、消泡剂0.5g，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为3h，搅拌温度60℃，搅拌至均匀，即得宽温域水性阻尼隔音涂料。
实施例6
本实施例的一种宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取水性聚氨酯100g，抗氧剂1076为22.8g，将水性聚氨酯与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂0.5g，球磨得到球磨浆料，球磨12h，球磨转速为300rpm，球磨温度25℃。
(2)将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入蒙脱土22.8g、分散剂0.5g、防沉剂0.5g、消泡剂0.5g，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为3h，搅拌温度60℃，搅拌至均匀，即得宽温域水性阻尼隔音涂料。
实施例1-6与对比例1所得的水性阻尼隔音涂料在60℃环境下烘干48h后成膜。
实施例1、2、5和对比例1所得的水性阻尼隔音涂料成膜后通过使用美国TA公司动态力学分析仪Q800测试其阻尼性能，测试条件设定频率为1Hz，以扭转模式进行DMTA测试，振荡幅度为0.1％，静态载荷为1N(样品尺寸：长度为25mm、夹持长度为12mm、宽度为4mm、厚度约为0.5mm)。温度在-75℃至150℃之间变化，加热速率为3℃/min。
实施例2、3、4、6所得的水性阻尼隔音涂料成膜后使用华盛昌DT-855分贝仪测试其隔音能力，样品尺寸：长度60mm，宽度60mm，厚度1mm；测试温度为20℃。
图1可以看出，WPU/AO-60球磨后，使用高温搅拌能进一步提高其损耗因子。
图2可以看出，在水性聚氨酯中加入AO-60，在球磨并高温搅拌后，损耗因子最高，在加入更多的AO-60后，其低温下的损耗因子明显提升，因此可以根据实际应用条件，调节AO-60含量，从而调节阻尼材料阻尼温域。
图3可以看到材料的隔音性能，将水性聚氨酯、AO-60、云母粉复合，可使噪音降低30～35dB，噪音降低到了对人无伤害的范围，证明此材料的隔音性能尤为优异。
图4可以看出，抗氧剂1076能将材料室温下的损耗因子提升至0.3以上，但其效果不如AO-60。
图5可以看出，将水性聚氨酯、抗氧剂1076、蒙脱土复合，可使噪音降低30～35dBA。
各实施例中，水性聚氨酯的固含量为38％。
Claims (10)
1.一种宽温域水性阻尼隔音涂料，其特征在于，该涂料按重量百分比计，成分为：水性树脂60-90％，有机小分子填料5-20％，无机填料5-20％，消泡剂0.5-1％，分散剂0.1-0.5％，防沉剂0.1-0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，其特征在于：所述有机小分子填料为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯等受阻酚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，其特征在于：所述无机填料为云母粉、蒙脱土、滑石粉、高岭土中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚类消泡剂。
5.根据权利要求1所述的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，其特征在于：所述分散剂为表面活性剂或石蜡类分散剂。
6.根据权利要求1所述的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，其特征在于：所述防沉剂为有机膨润土或气相二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的一种宽温域水性阻尼隔音涂料，其特征在于：所述水性树脂是水性聚氨酯。
8.一种权利要求1-6任一项所述宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量百分比将水性树脂与有机小分子填料混合，然后加入消泡剂并进行球磨，得到球磨浆料；
(2)将步骤(1)中所得浆料倒入搅拌釜中，在搅拌过程中缓慢加入无机填料，再依次加入分散剂、防沉剂、消泡剂，搅拌混合至无机填料分散均匀，即得到宽温域水性阻尼隔音涂料。
9.根据权利要求8所述的一种宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，其特征在于：所述球磨转速为200rpm-400rpm，球磨温度为室温，球磨时间为8h-12h。
10.根据权利要求8所述的一种宽温域水性阻尼隔音涂料的制备方法，其特征在于：所述搅拌速度为500rpm-800rpm，搅拌时间为2h-3h，搅拌温度为60℃-90℃。
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