CN116102929A - 一种汽车用水性阻尼涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车用水性阻尼涂料，由包括以下组分的原料制备而成：乳液25重量份～40重量份；水1重量份～1.5重量份；保水剂0.5重量份～5重量份；水性有机硅树脂5重量份～12重量份；分散剂0.2重量份～1.2重量份；保湿剂0.5重量份～5重量份；炭纤维8重量份～18重量份；无机填料30重量份～50重量份；发泡剂0.5重量份～5重量份；消泡剂0.2重量份～1.2重量份；增稠剂0.5重量份～2.5重量份。与现有技术相比，本发明提供的汽车用水性阻尼涂料，采用特定含量的特定组分，实现整体较好的相互作用，得到的汽车用水性阻尼涂料能够解决高温烘烤鼓泡问题、增加干膜厚度，并且在较宽的温度范围内都具有较好的阻尼效果。

Description

一种汽车用水性阻尼涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，更具体地说，是涉及一种汽车用水性阻尼涂料及其制备方法。
背景技术
汽车在行驶过程中，发动机的运转、风的切入、轮胎与地面的摩擦等因素会引起车身的振动，在振动幅度较大的部位贴附阻尼材料是常见的减振降噪的方法。
水性阻尼涂料是一种具有减振、降噪功能的高分子材料，利用高分子材料具有的粘弹性，吸收一部分振动能，再以热的形式释放出来，从而达到减振降噪的目的。早期的阻尼材料主要以沥青垫片为主，这类产品含有大量的VOC，对环境及人的身体有较大的损害，已经逐步淘汰，因此，研发一种水性阻尼涂料及其制备方法是很有必要的。
目前，水性阻尼涂料一般以水为溶剂、乳液为成膜物，配以各种功能性填料和助剂加工而成，采用自动机器人喷涂，涂膜厚度在3mm～5mm(干膜厚度)，喷涂后经过130℃～180℃高温烘烤成膜。但是，现有技术中的产品普遍存在以下问题：(1)在烘烤过程中，水分快速挥发，导致涂膜表干过快，出现鼓泡问题(阻尼效果下降)；(2)水性阻尼涂料一般的固含超不过80％，成膜之后干膜体积收缩，导致阻尼效果下降；(3)单一的成膜物限制了阻尼温域。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车用水性阻尼涂料及其制备方法，本发明提供的汽车用水性阻尼涂料能够解决高温烘烤鼓泡问题、增加干膜厚度，并且在较宽的温度范围内都具有较好的阻尼效果。
本发明提供了一种汽车用水性阻尼涂料，由包括以下组分的原料制备而成：
乳液25重量份～40重量份；
水1重量份～1.5重量份；
保水剂0.5重量份～5重量份；
水性有机硅树脂5重量份～12重量份；
分散剂0.2重量份～1.2重量份；
保湿剂0.5重量份～5重量份；
炭纤维8重量份～18重量份；
无机填料30重量份～50重量份；
发泡剂0.5重量份～5重量份；
消泡剂0.2重量份～1.2重量份；
增稠剂0.5重量份～2.5重量份。
优选的，所述汽车用水性阻尼涂料包括：
乳液30重量份～35重量份；
水1重量份～1.5重量份；
保水剂1重量份～3重量份；
水性有机硅树脂8重量份～10重量份；
分散剂0.5重量份～1重量份；
保湿剂1重量份～3重量份；
炭纤维10重量份～15重量份；
无机填料33重量份～47重量份；
发泡剂1重量份～3重量份；
消泡剂0.5重量份～1重量份；
增稠剂1重量份～2重量份。
优选的，所述乳液为丙烯酸乳液。
优选的，所述保水剂为丙三醇。
优选的，所述保湿剂为支链的马铃薯淀粉。
优选的，所述炭纤维由云母粉和石墨烯组成。
优选的，所述发泡剂为玻璃微球；所述玻璃微球内含丙烷气体。
优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂；所述增稠剂为碱溶涨丙烯酸增稠剂。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的汽车用水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：
将乳液、水和保水剂混合，得到混合液；然后向上述混合液中依次加入水性有机硅树脂、分散剂、保湿剂、炭纤维、无机填料和发泡剂，进行高速分散；最后缓慢加入消泡剂和增稠剂搅拌均匀，得到汽车用水性阻尼涂料。
优选的，所述高速分散的转速为1000r/min～2000r/min，时间为30min～45min。
本发明提供了一种汽车用水性阻尼涂料，由包括以下组分的原料制备而成：乳液25重量份～40重量份；水1重量份～1.5重量份；保水剂0.5重量份～5重量份；水性有机硅树脂5重量份～12重量份；分散剂0.2重量份～1.2重量份；保湿剂0.5重量份～5重量份；炭纤维8重量份～18重量份；无机填料30重量份～50重量份；发泡剂0.5重量份～5重量份；消泡剂0.2重量份～1.2重量份；增稠剂0.5重量份～2.5重量份。与现有技术相比，本发明提供的汽车用水性阻尼涂料，采用特定含量的特定组分，实现整体较好的相互作用，得到的汽车用水性阻尼涂料能够解决高温烘烤鼓泡问题、增加干膜厚度，并且在较宽的温度范围内都具有较好的阻尼效果。
此外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种汽车用水性阻尼涂料，由包括以下组分的原料制备而成：
乳液25重量份～40重量份；
水1重量份～1.5重量份；
保水剂0.5重量份～5重量份；
水性有机硅树脂5重量份～12重量份；
分散剂0.2重量份～1.2重量份；
保湿剂0.5重量份～5重量份；
炭纤维8重量份～18重量份；
无机填料30重量份～50重量份；
发泡剂0.5重量份～5重量份；
消泡剂0.2重量份～1.2重量份；
增稠剂0.5重量份～2.5重量份。
在本发明中，所述汽车用水性阻尼涂料由包括乳液、水、保水剂、水性有机硅树脂、分散剂、保湿剂、炭纤维、无机填料、发泡剂、消泡剂和增稠剂的原料制备而成，优选由乳液、水、保水剂、水性有机硅树脂、分散剂、保湿剂、炭纤维、无机填料、发泡剂、消泡剂和增稠剂制备而成。本发明对上述原料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述汽车用水性阻尼涂料优选包括：
乳液30重量份～35重量份；
水1重量份～1.5重量份；
保水剂1重量份～3重量份；
水性有机硅树脂8重量份～10重量份；
分散剂0.5重量份～1重量份；
保湿剂1重量份～3重量份；
炭纤维10重量份～15重量份；
无机填料33重量份～47重量份；
发泡剂1重量份～3重量份；
消泡剂0.5重量份～1重量份；
增稠剂1重量份～2重量份。
在本发明中，所述乳液优选为丙烯酸乳液。
在本发明中，所述保水剂优选为丙三醇(甘油)。在本发明中，丙三醇具有很强的吸水性，在烘烤过程中可以大幅度延缓产品中水分的挥发，从而有效的控制了因水分挥发过快导致的鼓泡问题。
在本发明中，所述水性有机硅树脂，是Si-O-Si为主链，侧链为有机基团的聚合物材料通过在硅树脂结构中引入大量亲水基团或者乳液聚合方法制备的，作为水性LASD的成膜物的一种，其比丙烯酸聚合物乳液有更好的透气性能(水性有机硅树脂成膜之后不堵塞毛细孔，丙烯酸乳液成膜之后成一层封闭膜，水蒸气难以透过)；衡量透气性的指标是水蒸气透过率V，全部采用丙烯酸乳液为成膜物，水蒸气透过率V仅仅为10～15g/(m2.d)，而采用丙烯酸乳液：水性有机硅树脂＝(25～40)：(5～12)时制备的产品水蒸气透过率V提高到200g/(m2.d)以上；同样有利于解决产品高温烘烤鼓泡问题
本发明利用甘油和水按一定比列混合配制，让水分在高温下的均匀有序的挥发；水性有机硅树脂提供了疏水通道，让水分挥发更加通畅，有效的解决水性阻尼涂料在高温烘烤之后的鼓泡问题。
在本发明，所述分散剂优选为水性钠盐分散剂。
在本发明，所述保湿剂优选为支链的马铃薯淀粉；在常温下这种物质在配方中非常稳定，当产品喷涂后进入烘烤阶段，温度超过60℃，淀粉粒急剧大量吸水膨胀，成半透明的胶体状糊浆，可以延缓水分的挥发；该组分与上述保水剂配合使用，可以有效的控制烘烤过程中水分的快速挥发，避免鼓泡问题。
在本发明中，所述炭纤维优选由云母粉和石墨烯组成，更优选由质量比为1：(0.5～1.5)的云母粉和石墨烯组成。
在本发明中，所述无机填料优选为重质碳酸钙。
在本发明中，所述发泡剂优选为玻璃微球；所述玻璃微球内含丙烷气体。本发明采用上述玻璃微球作为发泡剂，是一种热塑性可膨胀发泡微球，以热塑性聚合物为壳，低沸点的烷烃为核，具有核壳结构的聚合物粒子，外部加热至120℃～140℃时，配方中的微球体积会迅速增大，当冷却后，体积固定；发泡后的水性LASD不会有收缩开裂问题，干膜体积增加15％～30％(相比湿膜)，发泡后的产品在不同的温度下的阻尼因子均有提高：未添加上述玻璃微球的产品在0℃、20℃、40℃的阻尼因子分别为0.08、0.20、0.17，而添加发泡微球的产品在0℃、20℃、40℃的阻尼因子分别提高到0.13、0.25、0.22。
在本发明中，所述玻璃微球在烘烤工艺过程中均匀的发泡，增加了涂膜的干膜厚度，从而有效的提高了阻尼效果。
在本发明中，所述消泡剂优选为有机硅消泡剂；所述增稠剂优选为碱溶涨丙烯酸增稠剂。
本发明提供的汽车用水性阻尼涂料，采用特定含量的特定组分，通过在配方中添加保湿剂，调节水分的挥发速度来延缓和平衡涂膜的成膜；采用部分水性有机硅树脂为成膜物，增加了涂膜水蒸气透过率来控制涂膜鼓泡；在配方中添加玻璃微球(发泡微球，发泡温度130℃～180℃之间)，涂膜成膜之后体积有15％～30％的膨胀，干膜厚度增加，阻尼效果有显著的提高；同时配合乳液成膜物，可以扩宽产品的阻尼温域；实现整体较好的相互作用，得到的汽车用水性阻尼涂料能够解决鼓泡问题、增加干膜厚度，并且在各种温度下都具有较好的阻尼效果。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的汽车用水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：
将乳液、水和保水剂混合，得到混合液；然后向上述混合液中依次加入水性有机硅树脂、分散剂、保湿剂、炭纤维、无机填料和发泡剂，进行高速分散；最后缓慢加入消泡剂和增稠剂搅拌均匀，得到汽车用水性阻尼涂料。
在本发明中，所述乳液、水、保水剂、水性有机硅树脂、分散剂、保湿剂、炭纤维、无机填料、发泡剂、消泡剂和增稠剂与上述技术方案中的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述高速分散的转速优选为1000r/min～2000r/min，更优选为1500r/min，所述高速分散的时间优选为30min～45min，更优选为45min。
本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种汽车用水性阻尼涂料，由包括以下组分的原料制备而成：乳液25重量份～40重量份；水1重量份～1.5重量份；保水剂0.5重量份～5重量份；水性有机硅树脂5重量份～12重量份；分散剂0.2重量份～1.2重量份；保湿剂0.5重量份～5重量份；炭纤维8重量份～18重量份；无机填料30重量份～50重量份；发泡剂0.5重量份～5重量份；消泡剂0.2重量份～1.2重量份；增稠剂0.5重量份～2.5重量份。与现有技术相比，本发明提供的汽车用水性阻尼涂料，采用特定含量的特定组分，实现整体较好的相互作用，得到的汽车用水性阻尼涂料能够解决高温烘烤鼓泡问题、增加干膜厚度，并且在较宽的温度范围内都具有较好的阻尼效果。
此外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原料均为市售。
实施例1～3
(1)原料配方参见表1所示。
表1原料配方数据表
Figure BDA0004001308460000071
(2)制备方法：
将乳液、水、甘油混合搅拌，得到混合液；然后向上述混合液中依次加入水性有机硅树脂、分散剂、保湿剂、云母粉、石墨烯、无机填料、玻璃微球，高速分散(1500r/min)45min；最后缓慢加入消泡剂、增稠剂搅拌均匀，得到水性阻尼涂料。
对比例
采用实施例2提供的原料配方和制备方法，区别在于：不加玻璃微球。
对实施例1～3提供的汽车用水性阻尼涂料及对比例的产品的各项性能进行测试，结果参见表2所示。
表2实施例1～3提供的汽车用水性阻尼涂料及对比例的产品的各项性能数据
Figure BDA0004001308460000081
由表2可知，本发明提供的汽车用水性阻尼涂料具有如下有益效果：(1)涂膜的水蒸气透过率明显好于一般的产品，而且随着水性有机硅树脂比率的增加进一步提高，有效的控制了高温烘烤涂膜鼓泡问题；(2)丙三醇和马铃薯淀粉添加量分别在2％～3％时，涂膜表干的时间适中，高温烘烤后不鼓泡、剥落、开裂；(3)涂膜的体积膨胀率随着玻璃微珠添加量的增加而增加，阻尼系数也随之增加。
产品性能实现原理：甘油和水混合后延缓水分在高温下的挥发速度，水性有机硅树脂成膜后提供了疏水通道，让水分的挥发更加通畅，配方中的玻璃微球在130℃开始发泡膨胀，膨胀后增加了涂膜的厚度，从而提高了阻尼效果。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种汽车用水性阻尼涂料，由包括以下组分的原料制备而成：
乳液25重量份～40重量份；
水1重量份～1.5重量份；
保水剂0.5重量份～5重量份；
水性有机硅树脂5重量份～12重量份；
分散剂0.2重量份～1.2重量份；
保湿剂0.5重量份～5重量份；
炭纤维8重量份～18重量份；
无机填料30重量份～50重量份；
发泡剂0.5重量份～5重量份；
消泡剂0.2重量份～1.2重量份；
增稠剂0.5重量份～2.5重量份。
2.根据权利要求1所述的汽车用水性阻尼涂料，其特征在于，所述汽车用水性阻尼涂料包括：
乳液30重量份～35重量份；
水1重量份～1.5重量份；
保水剂1重量份～3重量份；
水性有机硅树脂8重量份～10重量份；
分散剂0.5重量份～1重量份；
保湿剂1重量份～3重量份；
炭纤维10重量份～15重量份；
无机填料33重量份～47重量份；
发泡剂1重量份～3重量份；
消泡剂0.5重量份～1重量份；
增稠剂1重量份～2重量份。
3.根据权利要求1所述的汽车用水性阻尼涂料，其特征在于，所述乳液为丙烯酸乳液。
4.根据权利要求1所述的汽车用水性阻尼涂料，其特征在于，所述保水剂为丙三醇。
5.根据权利要求1所述的汽车用水性阻尼涂料，其特征在于，所述保湿剂为支链的马铃薯淀粉。
6.根据权利要求1所述的汽车用水性阻尼涂料，其特征在于，所述炭纤维由云母粉和石墨烯组成。
7.根据权利要求1所述的汽车用水性阻尼涂料，其特征在于，所述发泡剂为玻璃微球；所述玻璃微球内含丙烷气体。
8.根据权利要求1所述的汽车用水性阻尼涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂；所述增稠剂为碱溶涨丙烯酸增稠剂。
9.一种权利要求1～8任一项所述的汽车用水性阻尼涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将乳液、水和保水剂混合，得到混合液；然后向上述混合液中依次加入水性有机硅树脂、分散剂、保湿剂、炭纤维、无机填料和发泡剂，进行高速分散；最后缓慢加入消泡剂和增稠剂搅拌均匀，得到汽车用水性阻尼涂料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述高速分散的转速为1000r/min～2000r/min，时间为30min～45min。
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