CN116042035B - 一种自分层隔音涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自分层隔音涂料，属于隔音涂料技术领域。本发明的自分层隔音涂料，主要由水、乳液、空心微珠、铁粉和云母氧化铁粉和助剂制成；乳液、空心微珠、铁粉和云母氧化铁粉的质量之比为20～40:8～20:15～25:15～20。本发明的自分层隔音涂料，利用空心微珠、铁粉和云母氧化铁密度的差异，在涂覆后固化成膜的过程自动分层，形成各层由不同材料组成的复合涂层，提高涂层对声能的反射，抑制共振和吻合效应，有效衰减声音的传递，提高隔音效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种自分层隔音涂料，属于隔音涂料技术领域。
背景技术
随着城市化进程的不断推进，高层建筑在城市中的占比不断提高。高层建筑由于设计、材料或施工的处理不当等多种原因，容易产生隔音效果差的问题，给人们的生活和工作带来严重干扰。
楼板是建筑噪声传播的主要来源，建筑噪声包括撞击声和空气声两种形式。因此，楼板隔声分为空气传播的声音阻隔和实物撞击后产生的声音阻隔。在住宅的楼板隔音中，主要通过打断“声桥”，即阻碍噪声传播，做一层浮筑结构，但受限于高层住宅的层高，浮筑结构不能太厚，这又容易使浮筑结构难以达到较好的隔音效果。
随着涂料技术的不断发展，隔音涂料由于施工方便、厚度易于控制的特点，逐渐被用于楼板隔音。但是目前对于楼板隔音涂料的研究，主要集中在对实物撞击后产生的声音阻隔，例如申请公布号为CN114773922A的中国发明专利申请公开了一种可用于楼板水泥基面的隔音保温涂料，该涂料的配方如下：水260-310重量份，纤维素或其衍生物1.5-3重量份，pH调节剂0.8-1.3重量份，消泡剂4-5.5重量份，分散剂4-5.5重量份，润湿剂0.8-1.3重量份，杀菌剂2.7-3.5重量份，增稠剂3.5-4.5重量份，成膜助剂4-8重量份，净味苯丙乳液60-140重量份，碳酸钙150-250重量份，海泡石粉300-450重量份，空心微珠25-40重量份。在计权规范化撞击声压级为Ln,w＝78dB的钢筋混凝土楼板上，铺装3mm厚该隔音涂料，面层无装饰层，经撞击声隔声检测，该整体构造计权规范化撞击声压级Ln,w＝72dB，计权撞击声压级改善量ΔLw＝6dB。尽管该隔音保温涂料具有较好的撞击隔声性能，但由于形成的涂层具有一致的密度，声音在进入涂层后不再具有反射作用，其空气传播声音阻隔性能较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种自分层隔音涂料，能够显著阻隔声音在空气中的传播。
为了实现以上目的，本发明的自分层隔音涂料所采用的技术方案是：
一种自分层隔音涂料，主要由水、乳液、空心微珠、铁粉、云母氧化铁粉和助剂制成；乳液、空心微珠、铁粉和云母氧化铁粉的质量之比为20～40:8～20:15～25:15～20。
本发明的自分层隔音涂料，利用空心微珠、铁粉和云母氧化铁密度的差异，在朝上的待施工面(例如楼板的上表面)涂覆后固化成膜的过程自动分层，形成各层由不同材料组成的复合涂层，高密度的铁粉和片状云母氧化铁与部分乳液固化形成致密的底层，乳液固化形成中间层，而较低密度的空心微珠等与部分乳液在上层固化，一方面根据质量定律，底层具有较高的密度可以有效提高对声音的阻隔，同时上中下三层不同的密度结构，增加了界面间的密度差，从增加了声阻抗差，提高了界面对声音的反射率，进而提高涂层对声能的反射，抑制共振和吻合效应，有效衰减声音的传递，提高隔音效果。
由于声音传播遵循密度原理(声阻介质的声阻抗Z等于介质的密度ρ和声速c的的乘积)，密度越大对声音的阻隔效果越好，并且由于声音在两种介质界面的反射率R为声音在两种介质中的声阻抗之差与声阻抗之和的比值的平方，不同层之间极大的密度差异形成了不同层之间极大地阻抗差异，从而有效提高涂层对声能的反射。
本发明的自分层隔音涂料，达到同样的隔音效果，厚度只需要常用隔音材料厚度的3-8％，而且施工方便，绿色环保、无污染，且原料来源广泛、使用方便。所述空心微珠的密度＜将乳液与水按照自分层隔音涂料中配比形成的混合物的密度。
进一步地，所述乳液、空心微珠、铁粉和云母氧化铁粉的质量之比为30～40:15～20:20～25:15～20。空心微珠的中空结构也能够有效提高涂层对声音的反射和吸收，进一步提高涂料的隔音效果。
进一步地，所述乳液为中空聚合物乳液和成膜乳液。所述空心微珠的密度小于所述中空聚合物乳液中的中空聚合物乳胶粒的密度。空心微珠的密度小于中空聚合物乳液中的中空聚合物乳胶粒的密度时，涂料在固化成膜的过程，密度最小的空心微珠与少量乳液形成第一层，其空心微珠的中空的结构和乳液固化形成的可形变的材料能够有效提高对声音的反射与吸收；中空聚合物乳胶粒与部分乳液形成第二层，中空聚合物乳胶粒的中空结构和乳液固化形成的可变形材料同样能够有效提高对声音的反射与吸收；最下层由部分成膜乳液和铁粉、云母氧化铁粉固化形成，高密度的铁粉和片状云母氧化铁形成了致密的第三层，由于声音传播遵循密度原理，密度越大对声音的阻隔效果越好，同时第三层与第二层极大的密度差异形成了极大地阻抗差异，也有效提高了对声能的反射。
可以理解的是，本发明的成膜乳液为本领域可作为涂料基料的不含中空聚合物乳胶粒的乳液。进一步地，所述成膜乳液为阻尼乳液，阻尼乳液具有优良的阻尼性能，能够有效衰减声波的振动，同时使共振和吻合效应得到减弱。所述阻尼乳液优选为丙烯酸阻尼乳液，例如为自交联型丙烯酸酯共聚物乳液。
进一步地，中空聚合物乳液和成膜乳液的质量之比为5～10:15～30。
本发明的自分层隔音涂料中添加云母氧化铁粉一方面提高涂层密度，提高声音的阻隔效果，另一方面其片状结构形成致密的涂层，避免声桥的形成。进一步地，所述云母氧化铁粉为云母氧化铁灰粉、云母氧化铁红粉中的一种或任意组合。
自分层隔音涂料中添加的铁粉在可以通过提高涂层密度进一步提高涂层的声阻抗。进一步地，所述铁粉为还原铁粉。为了在提高涂层的致密性的同时，降低成本，进一步地，所述铁粉的目数为400～2500目。
进一步地，所述空心微珠为空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、空心聚合物微珠中的一种或任意组合。其中空心聚合物微珠具有良好的弹性，能够有效提高涂层的阻尼性能。所述助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、防冻剂、增稠剂、成膜助剂中的一种或任意组合。所述空心微珠的密度为0.03-0.3g/cm3。所述空心微珠的平均粒径为50～100μm。
进一步地，所述助剂与乳液的质量之比为0.5～3:20～40；所述水与所述乳液的质量之比为2～26.5:20～40。进一步优选地，所述水与乳液的质量之比为2～26.6:30～40。
本发明的自分层隔音涂料可以作为楼板或地面涂料应用。本发明的自分层隔音涂料的制备方法包括以下步骤：取各原料混合均匀即得。
本发明的自分层隔音涂料的施工方法，包括以下步骤：将所述自分层隔音涂料施工于朝上的待施工表面上并进行固化。将自分层隔音涂料施工于朝上的待施工面上并进行固化，即可在待施工面上自动分层形成各层由不同材料组成的复合涂层，从而使复合涂层具有良好的隔音效果。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
以下实施例1～5中所采用的阻尼乳液为青岛恩泽化工有限公司的LNS-6930，中空聚合物乳液为陶氏的优创E，聚合物空心微球为日本松本树脂的F-30DE发泡聚合物空心微球，分散剂为德国毕克的BYK-163分散剂，润湿剂为德国科宁的PE-100润湿剂，消泡剂为日本诺普科的NXZ消泡剂，成膜助剂为伊士曼的醇酯十二，杀菌剂为特洛伊的MERGAL K14，防冻剂为陶氏的丙二醇，增稠剂为陶氏的RM-8W。
实施例1
本实施例的自分层隔音涂料，由以下重量份数的组分组成：水9份、乳液30份、空心微珠20份、铁粉25份、云母氧化铁粉15份、助剂1份。
其中，所采用的乳液为阻尼乳液和中空聚合物乳液，阻尼乳液和中空聚合物乳液的质量之比为25:5；空心微珠为空心玻璃微珠，密度为0.075g/cm3，平均粒径为100μm；铁粉为还原铁粉，目数为400目，云母氧化铁粉为云母氧化铁灰；助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、杀菌剂、防冻剂和增稠剂，分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、杀菌剂、防冻剂和增稠剂的质量之比为4:1:2:7:3:10:2。
实施例2
本实施例的自分层隔音涂料，由以下重量份数的组分制成：水11.5份、乳液40份、空心微珠15份、铁粉15份、云母氧化铁17份、助剂1.5份。
其中，所采用的乳液为阻尼乳液和中空聚合物乳液，阻尼乳液和中空聚合物乳液质量之比为30:10；空心微珠为空心陶瓷微珠，密度为0.3g/cm3，平均粒径为80μm；铁粉为还原铁粉，目数为1500目；云母氧化铁粉为云母氧化铁红；助剂同实施例1。
实施例3
本实施例的自分层隔音涂料，由以下重量份数的组分组成：水2份、乳液35份、空心微珠17份、铁粉23份、云母氧化铁粉20份、助剂3份。
其中，所采用的乳液为阻尼乳液和中空聚合物乳液，阻尼乳液和中空聚合物乳液的质量之比为30:5，空心微珠为空心聚合物微珠，密度为0.03g/cm3，平均粒径为50μm；铁粉为还原铁粉，目数为2500目；云母氧化铁粉为云母氧化铁灰；助剂同实施例1。
实施例4
本实施例的自分层隔音涂料，由以下重量份数的组分制成：水26.5份、乳液20份、空心微珠8份、铁粉25份、云母氧化铁粉20份、助剂0.5份。
其中，所采用的乳液为阻尼乳液和中空聚合物乳液，阻尼乳液和中空聚合物乳液的质量之比为15:5，空心微珠为聚合物空心微珠，密度为0.03g/cm3，平均粒径为50μm；铁粉为还原铁粉，目数为800目；云母氧化铁粉为云母氧化铁灰；助剂同实施例1。
实施例5
本实施例的自分层隔音涂料，由以下重量份数的组分制成：水8份、乳液35份、空心微珠20份、铁粉20份、云母氧化铁粉15份、助剂2份。
其中，所采用的乳液为阻尼和中空聚合物乳液，阻尼乳液和中空聚合物乳液的质量之比为25:10，空心微珠为空心玻璃微珠和聚合物空心微珠，空心玻璃微珠和聚合物空心微珠的质量之比为15:5；空心玻璃微的密度为0.075g/cm3，平均粒径为100μm；聚合物空心微珠的密度为0.03g/cm3，平均粒径为50μm；铁粉为还原铁粉，目数为400目；云母氧化铁粉为云母氧化铁红；助剂同实施例1。
以上实施例1～5中的自分层隔音涂料在制备时，取配方量的各原料混匀即可。
对比例1
本对比例的隔音涂料与实施例1的自分层隔音涂料的区别仅在于：本对比例的自分层隔音涂料省去铁粉。
对比例2
本对比例的隔音涂料与实施例1的自分层隔音涂料的区别仅在于：本对比例的自分层隔音涂料省去了空心微珠。
实验例
分别将实施例1～5以及对比例的涂料在基材上制备2mm厚的干膜；制备过程中，将基材的待施工面朝上，然后涂覆的涂料并干燥在待施工面上形成干膜。执行GB/T19889.3-2005《声学建筑和建筑构件隔声测量第3部分：建筑构件空气声隔声的实验室测量》进行空气隔声性能测试，测试结果见表1。
表1实施例1-5和对比例空气声隔声性能/混响测试结果
由表1中数据可知，本发明的自分层隔音涂料相较于对比例的隔音涂料相比，具有优异的隔音性能。
对空气隔声效果最优的实施例5及对比例1和对比例2执行GB/T 19889.8-2006《声学建筑和建筑构件隔声测量第8部分：重质标准楼板覆面层撞击声改善的实验室测量》进行撞击隔声改善的性能测试，测试结果见表2。
表2实施例5和对比例撞击隔声改善测试结果
Claims (6)
1.一种自分层隔音涂料，其特征在于：主要由水、乳液、空心微珠、铁粉、云母氧化铁粉和助剂制成；乳液、空心微珠、铁粉和云母氧化铁粉的质量之比为20~40:8~20:15~25:15~20；
所述乳液为中空聚合物乳液和成膜乳液，所述空心微珠的密度小于所述中空聚合物乳液中的中空聚合物乳胶粒的密度；所述成膜乳液为阻尼乳液，所述中空聚合物乳液和成膜乳液的质量之比为5~10:15~30。
2.根据权利要求1所述的自分层隔音涂料，其特征在于：乳液、空心微珠、铁粉和云母氧化铁粉的质量之比为30~40:15~20:20~25:15~20。
3.根据权利要求1或2所述的自分层隔音涂料，其特征在于：所述云母氧化铁粉为云母氧化铁灰粉、云母氧化铁红粉中的一种或任意组合。
4.根据权利要求1或2所述的自分层隔音涂料，其特征在于：所述铁粉为还原铁粉；所述铁粉的目数为400~2500目。
5.根据权利要求1或2所述的自分层隔音涂料，其特征在于：所述空心微珠为空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、空心聚合物微珠中的一种或任意组合；所述助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、防冻剂、增稠剂、成膜助剂中的一种或任意组合。
6.根据权利要求1或2所述的自分层隔音涂料，其特征在于：所述助剂与乳液的质量之比为0.5~3:20~40；所述水与所述乳液的质量之比为2~26.5:20~40。
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