CN116218294A - 一种阻尼型抗石击涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车涂装材料技术领域，尤其涉及一种阻尼型抗石击涂料及其制备方法，包括的原料组分及各组分的重量百分含量为：PVC树脂：15%‑25%；增塑剂：20%‑30%；环氧树脂：10%‑15%；固化剂：2%‑3%；固化促进剂：0.5%‑1%；纳米钙填料：10%‑15%；附着力促进剂：1%‑2%；稀释剂：3%‑5%；云母：5%‑10%；热稳定剂：1%‑2%；吸潮剂：1%‑5%；上述所有组分的重量百分比之和为100%。使用本发明的配方制备的涂料，在烘烤固化后除具备传统底涂防护胶抗石击性能优良的特点外，兼具宽温域范围的阻尼性能，且易喷涂，施工方便。

Description

一种阻尼型抗石击涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车涂装材料技术领域，尤其涉及一种阻尼型抗石击涂料及其制备方法。

背景技术

汽车在复杂路面高速行驶过程中，汽车的底盘、轮罩等部位很容易受路面上砂石的撞击和污水的冲刷，使车底部位的钢板极易受到腐蚀。同时，汽车在高速行驶过程中车身还会产生强烈振动，这严重影响汽车的舒适性和稳定性。目前，采用的技术是在车底盘及轮罩外部喷涂一层抗石击涂料，来防止腐蚀；在车底盘及轮罩内部铺垫一层沥青阻尼板来减少振动。

目前使用的抗石击涂料是以PVC树脂为主体，添加稀释剂、增塑剂、增粘剂、触变剂、稳定剂和填料等制备的膏状物质。由于主体PVC树脂在常温下是不具备阻尼性能的，因此抗石击涂料没有阻尼性能。而目前使用的沥青阻尼垫抗石击效果较差，并且附着力差，在车底外部不好进行粘贴，也不方便施工。因此，需要一种具有阻尼性能的新型抗石击涂料。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种阻尼型抗石击涂料及其制作工艺，在烘烤固化后除具备传统底涂防护胶抗石击性能优良的特点外，兼具宽温域范围的阻尼性能，且易喷涂，施工方便。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种阻尼型抗石击涂料，包括的原料组分及各组分的重量百分含量如下：

PVC树脂 15%-25%

增塑剂 20%-30%

环氧树脂 10%-15%

固化剂 2%-3%

固化促进剂 0.5%-1%

纳米钙填料 10%-15%

附着力促进剂 1%-2%

稀释剂 3%-5%

云母 5%-10%

热稳定剂 1%-2%

吸潮剂 1%-5%

上述所有组分的重量百分比之和为100%。

本发明所述PVC树脂为聚合度在1300以上的高聚合度PVC树脂，所述PVC树脂为沈阳化工的PCM-07或朗晖化工的LF-51G中的至少一种。

为了保证阻尼效果，所选PVC树脂塑化后的分子链段需要有一定的运动能力，但又不能很好地跟上应力变化，也就是应变严重滞后于应力，导致产生严重的滞后现象，聚合物将一部分机械能转化为摩擦产生的热能耗散掉，产生内耗。大分子链上侧基及强极性基团数目越多，链段运动的内摩擦阻力越大，阻尼作用越显著。基于此原因，PVC的聚合度优先选择1300以上。

所述增塑剂为高极性的增塑剂，如偏苯三酸三辛酯、二丙二醇二苯甲酸酯或邻苯二甲酸苄基酯等，优选满航化工的TOTM、亿科德化工的ECOD-FLEX 342或睿哲化工的Santicizer 261A中的一种或两种以上的组合。增塑剂的使用可以降低PVC玻璃化转变温度，削弱分子链段间的相互作用。高极性的增塑剂，所含的极性基团与聚氯乙烯中的氯原子存在偶极-偶极相互作用，阻碍分子链的运动，可以使涂料有一个较高的玻璃化转变温度。

所述固化剂为双氰胺固化剂，优选美国空气化工的Dicyanex 1400F或德国阿兹肯的Dyhard 100S中的一种或两种的组合，所述吸潮剂为氧化钙，所述热稳定剂为氧化锌。

所述环氧树脂为基础双酚A环氧树脂，优选E44或E51中的一种或两种的组合。

所述固化促进剂为有机脲促进剂，优选络合高新HUA5050或HUA5200中的一种或两种的组合。

所述纳米钙填料为纳米活性碳酸钙，因为填料的活性越大，与聚合物相互之间的作用越大。

所述稀释剂优选长链脂肪烃稀释剂D40、D80中的一种或者两种的组合。

所述附着力促进剂为封端异氰酸酯，优选顺盈化工的SY9075、SY9170或集溶化工的JR-P100中的一种或两种的组合。

所述云母的粒径为800-1000目，粒径越小的填料，比表面积越大，与高分子链的接触面积越大，物理结合点越多，因此在动态应变中滞后损耗，阻尼性能较好。

本发明还提供了一种阻尼型抗石击涂料的制备方法，包括如下步骤：

一、混合：先按重量百分数将稀释剂3%-5%、增塑剂20%-30%、附着力促进剂1%-2%和环氧树脂10%-15%一起加入到搅拌釜中，开启搅拌，速率在300-500r/min，分散搅拌2-3分钟；再加入吸潮剂1%-5%、热稳定剂1%-2%、PVC树脂15%-25%、固化剂2%-3%及固化促进剂0.5%-1%，搅拌速率提高到800-1000r/min，分散搅拌2-3分钟；之后加入10%-15%纳米钙填料、5%-10%云母，搅拌速率800-1000r/min，分散搅拌2-3分钟；

二、研磨：将搅拌匀的物料通过三辊研磨机；

三、放置：物料经过研磨后泵送到真空罐放置24h；

四、粘度调整：24h之后需要在真空罐补加增塑剂对粘度进行调整，粘度范围按主机厂施工要求确定；

五、真空：将粘度调整至合适范围后，抽真空20～30min；

六、过滤： 使用过滤网对产品进行过滤；

七、包装：根据需要的使用规格将产品进行包装。

所述步骤三中真空罐的真空压力为-0.06Mpa～-0.09MPa；

所述步骤四中，增塑剂添加量根据实际应用粘度进行调整，测试使用旋转粘度计，7号转子，每分钟20转，23℃粘度范围控制在70000-140000CPS；

所述步骤六中进行两道过滤，两道过滤网的目数分别为80目与60目。

本发明抗石击涂料的阻尼原理为：

高聚合度的PVC树脂在增塑剂及稀释剂的作用下，分子链段比较容易活动，烘烤塑化后玻璃化转变温度一般降低到0℃以下，而阻尼涂料由于使用环境的限制，要求的玻璃化转变温度一般在10-40℃之间。

为了保证涂料具有良好的喷涂施工效果，增塑剂及稀释剂用量一定的条件下，本发明选择加入了环氧树脂。车底盘及轮罩外部喷涂抗石击涂料后，环氧树脂在高温烘烤后固化交联，形成网状结构，能够阻碍PVC分子链的运动，提高了玻璃化转变温度，从而使涂料在室温下的阻尼效果最好。

环氧树脂用量需控制在合理的范围内，低于这个区间，PVC分子链仍能自由活动，起不到提高阻尼的效果；高于这个区间，PVC分子链完全无法活动，也无阻尼性能。

本发明的有益效果为：

选用聚合度高的PVC树脂，保证了树脂具有较高的玻璃化转变温度；利用环氧树脂固化形成交联网络阻碍PVC分子链的运动，使涂料烘烤后的玻璃化转变温度在10-40℃之间，保证了室温的阻尼效果。本发明将阻尼性、抗石击性及环保低气味这些特性有机的结合到一起，得到的汽车抗石击涂料既有耐磨性又兼具阻尼性能。

使用时，只需要将本发明的涂料喷涂在汽车底盘和轮罩等外部部位，就可以实现防腐抗石击的作用，并达到阻尼减震的目的。使用本产品后，可以取消在驾驶舱底盘内使用沥青板或者水性阻尼胶，并降低车重和人工成本，预计单车减重4-8kg，每条生产线减少4-8个工人，大大提高了生产效率，施工方便。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

PVC基车用阻尼材料的施工性能由塑化前的湿膜决定，湿膜必须具备良好的流变性能，在高速喷涂时可以均匀快速流动，喷涂在基材上时能够迅速保持静态稳定，不发生滑落流挂。PVC基车用阻尼材料用于汽车上的使用性能主要由塑化后的干膜决定，干膜需具备高的阻尼因子与宽的阻尼温域，同时还需具备优异的力学强度。

本发明提供的阻尼型抗石击涂料，包括的原料组分及各组分的重量百分含量为：PVC树脂：15%-25%；增塑剂：20%-30%；环氧树脂：10%-15%；固化剂：2%-3%；固化促进剂：0.5%-1%；纳米钙填料：10%-15%；附着力促进剂：1%-2%；稀释剂：3%-5%；云母：5%-10%；热稳定剂：1%-2%；吸潮剂：1%-5%；上述所有组分的重量百分比之和为100%。

本发明所述PVC树脂为聚合度在1300以上的高聚合度PVC树脂，所述PVC树脂为沈阳化工的PCM-07或朗晖化工的LF-51G中的至少一种。

为了保证阻尼效果，所选PVC树脂塑化后的分子链段需要有一定的运动能力，但又不能很好地跟上应力变化，也就是应变严重滞后于应力，导致产生严重的滞后现象，聚合物将一部分机械能转化为摩擦产生的热能耗散掉，产生内耗。大分子链上侧基及强极性基团数目越多，链段运动的内摩擦阻力越大，阻尼作用越显著。基于此原因，PVC的聚合度优先选择1300以上。

增塑剂的使用可以降低PVC玻璃化转变温度，削弱分子链段间的相互作用。高极性的增塑剂，所含的极性基团与聚氯乙烯中的氯原子存在偶极-偶极相互作用，阻碍分子链的运动，对于 PVC 阻尼性能和对拓宽材料的阻尼温域都有一定影响。

此外，还应选择合适的增塑剂的使用量，当增塑剂使用量过大时，聚合物分子链之间距离过大，链段之间的相互作用力变小，高分子材料的蠕变和应力松弛增加，导致阻尼性能降低。增塑剂对材料阻尼性能的影响取决于增塑剂与基体之间的相容性，两者相容性太好会导致材料阻尼性能下降，而两者相容性较差时，材料阻尼性能反而提高。

本发明的增塑剂为20%-30%的高极性增塑剂，如偏苯三酸三辛酯、二丙二醇二苯甲酸酯或邻苯二甲酸苄基酯等，优选满航化工的TOTM、亿科德化工的ECOD-FLEX 342或睿哲化工的Santicizer 261A中的一种或两种以上的组合，可以使涂料有较高的玻璃化转变温度。

为了保证涂料具有良好的喷涂施工效果，提高涂料的玻璃化转变温度，本发明在体系中加入环氧树脂，所述环氧树脂为基础双酚A环氧树脂，优选E44或E51中的一种或两种的组合。并添加双氰胺固化剂和固化促进剂，以使涂料在烘干过程交联固化，双氰胺固化剂优选美国空气化工的Dicyanex 1400F或德国阿兹肯的Dyhard 100S中的一种或两种的组合。固化促进剂为有机脲促进剂，优选络合高新HUA5050或HUA5200中的一种或两种的组合。附着力促进剂为封端异氰酸酯，优选顺盈化工的SY9075、SY9170或集溶化工的JR-P100中的一种或两种的组合。

此外，本发明还添加了其它助剂，如使用氧化钙为吸潮剂，氧化锌为热稳定剂，稀释剂优选长链脂肪烃稀释剂D40、D80中的一种或者两种的组合。

填料的加入可以显著影响材料的阻尼性能，当材料受到外力时，一方面，分子链之间、链段与填料之间、填料与填料之间的内摩擦，使材料内耗增加阻尼能力增大，其增大程度与其之间的相互作用和界面尺寸有关，因此不同种类的填料类型和用量影响着材料的阻尼性能。粒径越小的填料，比表面积越大，与高分子链的接触面积越大，物理结合点越多，因此在动态应变中滞后损耗，阻尼性能较好；不同填料的形状，比如片状层结构的填料，由于其特殊的长径比，不仅能增大填料与聚合物间的摩擦作用，同时能形成微观的约束阻尼结构，使得材料阻尼结构进一步提高。填料的活性越大，与聚合物相互之间的作用越大。因此，本发明选用纳米活性碳酸钙和粒径为800-1000目的云母为填料。

所列各组分是构成稳定涂料的基础，所选各组分是必不可少的。

本发明的阻尼型抗石击涂料通过下述方法制备：

一、混合：按重量百分数将稀释剂、增塑剂、附着力促进剂和环氧树脂一起加入到搅拌釜中，开启搅拌，速率在300-500r/min，分散搅拌2-3分钟；再加入吸潮剂、热稳定剂、PVC树脂、固化剂及固化促进剂，搅拌速率提高到800-1000r/min，分散搅拌2-3分钟；之后加入纳米钙填料、云母，搅拌速率800-1000r/min，分散搅拌2-3分钟；

二、研磨：将搅拌匀的物料通过三辊研磨机；

三、放置：物料经过研磨后泵送到真空罐放置24h；

四、粘度调整：24h之后需要在真空罐补加增塑剂对粘度进行调整，粘度范围按主机厂施工要求确定；

五、真空：将粘度调整至合适范围后，抽真空20～30min；

六、过滤： 使用过滤网对产品进行过滤；

七、包装：根据需要的使用规格将产品进行包装。

所述步骤三中真空罐的真空压力为-0.06Mpa～-0.09MPa；

所述步骤四中，增塑剂添加量根据实际应用粘度进行调整，测试使用旋转粘度计，7号转子，每分钟20转，23℃粘度范围控制在70000-140000CPS；

所述步骤六中进行两道过滤，两道过滤网的目数分别为80目与60目。

为优化产品特性，对配方中各组分进行了优化组合，并结合以下实施例进一步阐述。

实施例1

本实施例的阻尼型抗石击涂料各组分及其重量百分含量为：PVC树脂25%，增塑剂27%，环氧树脂12%，固化剂2%，固化促进剂0.5%，纳米钙填料14%，附着力促进剂1%，稀释剂4%，云母10%，热稳定剂1.5%，吸潮剂3%。

其中，PVC树脂选用沈阳化工的PCM-07（聚合度为1300-1500），增塑剂为满航化工的TOTM，环氧树脂为基础双酚A环氧树脂E44，双氰胺固化剂为美国空气化工的Dicyanex1400F，固化促进剂为络合高新HUA5050，吸潮剂为氧化钙，热稳定剂为氧化锌，长链脂肪烃D40为稀释剂，集溶化工的JR-P100为附着力促进剂，纳米活性碳酸钙和粒径为800-1000目的云母为填料。

其制备工艺为：一、混合：先将稀释剂、增塑剂、附着力促进剂和环氧树脂按上述重量百分比一起加入到搅拌釜中，开启搅拌，速率在300-500r/min，分散搅拌2-3分钟；再按重量百分比加入吸潮剂、热稳定剂、PVC树脂、固化剂及固化促进剂，搅拌速率提高到800-1000r/min，分散搅拌2-3分钟；之后加入纳米填料、云母，搅拌速率800-1000r/min，分散搅拌2-3分钟；二、研磨：将搅拌匀的物料通过三辊研磨机；三、放置： 物料经过研磨后泵送到真空罐放置24h，真空罐的真空压力为-0.06Mpa～-0.09MPa；四、粘度调整：24h之后需要在真空罐补加增塑剂对粘度进行调整，使粘度控制在23℃80000CPS；五、真空：将粘度调整至合适范围后，抽真空20～30min；六、过滤：使用80目与60目两道过滤网，对产品进行过滤；七、包装：根据需要的使用规格将产品进行包装。

实施例2

本实施例的阻尼型抗石击涂料各组分及其重量百分含量为：PVC树脂23%，增塑剂26%，环氧树脂14%，固化剂3%，固化促进剂0.6%，纳米钙填料15%，附着力促进剂1%，稀释剂3%，云母10%，热稳定剂1.4%，吸潮剂3%。

其中，PVC树脂选用朗晖化工的LF-51G（聚合度在1600-1800），增塑剂选择亿科德化工的ECOD-FLEX 342，环氧树脂为基础双酚A环氧树脂E51，双氰胺固化剂为德国阿兹肯的Dyhard 100S，络合高新HUA5200为固化促进剂，氧化钙为吸潮剂，氧化锌为热稳定剂，稀释剂为长链脂肪烃稀释剂D80，附着力促进剂使用顺盈化工的SY9170，并添加纳米活性碳酸钙和粒径为800-1000目的云母。

本实施例的制备工艺中，将粘度控制在23℃110000CPS，其它步骤与实施例1相同。

实施例3

本实施例的阻尼型抗石击涂料各组分及其重量百分含量为：PVC树脂21%，增塑剂25%，环氧树脂15%，固化剂3%，固化促进剂1%，纳米钙填料15%，附着力促进剂1%，稀释剂3%，云母10%，热稳定剂1%，吸潮剂5%。

其中，PVC树脂选用沈阳化工的PCM-07（聚合度在1300-1500），增塑剂选用睿哲化工的Santicizer 261A，环氧树脂为基础双酚A环氧树脂E44，双氰胺固化剂为美国空气化工的Dicyanex 1400F，固化促进剂为络合高新HUA5050，吸潮剂为氧化钙，热稳定剂为氧化锌，稀释剂为长链脂肪烃稀释剂D80，附着力促进剂使用顺盈化工的SY9075，纳米活性碳酸钙和粒径为800-1000目的云母为填料。

本实施例的制备工艺中，将粘度控制在23℃140000CPS，其它步骤与实施例1相同。

对比例1

该对比例中抗石击涂料各组分及其重量百分含量为：PVC树脂30%，增塑剂30%，环氧树脂5%，固化剂1%，固化促进剂0.5%，纳米钙填料15%，附着力促进剂1%，稀释剂3%，云母10%，热稳定剂1.5%，吸潮剂3%。

其中各组分中物质种类的选择与实施例1相同，制备工艺与实施例1相同。

对比例2

该对比例中抗石击涂料各组分及其重量百分含量为：PVC树脂20%，增塑剂25%，环氧树脂20%，固化剂3%，固化促进剂0.5%，纳米钙填料13%，附着力促进剂1%，稀释剂3%，云母10%，热稳定剂1.5%，吸潮剂3%。

其中各组分中物质种类的选择及制备工艺均与实施例1相同。

对比例3

该对比例中抗石击涂料各组分及其重量百分含量为：PVC树脂30%，增塑剂30%，纳米钙填料20%，稀释剂6%，云母10%，附着力促进剂1%，热稳定剂1%，吸潮剂2%。

其中各组分中物质种类的选择及制备工艺均与实施例1相同。

对实施例1-3及对比例1-3所得阻尼型抗石击涂料进行比重、固含量、剪切强度、附着力、抗石击性能及阻尼性能测试。比重是使用100ml比重杯测量；固含量测试是将约2g涂料放入105±2℃的烘箱内烘烤3小时后计算质量变化；剪切强度使用万能拉力机按照GB/T7124-2008执行，烘烤温度140℃*30min；附着力是140℃烘烤30min后手撕法测试附着力；抗石击是将190*100*3mm的胶层在140℃烘烤30min后利用抗石击试验机，在5bar压力下将1kg的石子在20s内喷射到试验板上，按照GB/T 1771-2007规定进行中试盐雾测试，时间为240h；阻尼性能测试是取240*10*1mm钢板条，胶层粘接面积216*10mm，面密度4kg/m²，烘烤140℃*30min，按照GB/T 18258-2000规定检测阻尼系数。测试结果如表1所示：

表1

由检测结果分析可知，当体系中无环氧树脂交联固化时，涂料在20-40℃基本没有阻尼，当环氧树脂用量超出10%-15%时，其阻尼系数较低，阻尼性能不好，不符合实际应用的条件。使用本发明的配方和工艺得到的抗石击涂料附着力、抗石击性能优良，同时兼具较好的阻尼效果，阻尼峰值在20℃左右，与实际应用相匹配。

以上对本发明的实例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种阻尼型抗石击涂料，其特征在于包括的组分及各组分的重量百分含量如下：

PVC树脂 15%-25%

增塑剂 20%-30%

环氧树脂 10%-15%

固化剂 2%-3%

固化促进剂 0.5%-1%

纳米钙填料 10%-15%

附着力促进剂 1%-2%

稀释剂 3%-5%

云母 5%-10%

热稳定剂 1%-2%

吸潮剂 1%-5%

上述所有组分的重量百分比之和为100%。

2.根据权利要求1所述的阻尼型抗石击涂料，其特征在于：所述PVC树脂为聚合度在1300以上的高聚合度PVC树脂。

3.根据权利要求1所述的阻尼型抗石击涂料，其特征在于：所述增塑剂为高极性的增塑剂，所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯、二丙二醇二苯甲酸酯、邻苯二甲酸苄基酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的阻尼型抗石击涂料，其特征在于：所述环氧树脂为基础双酚A环氧树脂E44或E51中的一种或两种的组合。

5.根据权利要求1所述的阻尼型抗石击涂料，其特征在于：所述稀释剂为长链脂肪烃稀释剂D40、D80中的一种或者两种的组合。

6.根据权利要求1所述的阻尼型抗石击涂料，其特征在于：所述固化促进剂为有机脲促进剂，所述附着力促进剂为封端异氰酸酯。

7.根据权利要求1所述的阻尼型抗石击涂料，其特征在于：所述PVC树脂为沈阳化工的PCM-07或朗晖化工的LF-51G中的一种或两种的组合；

所述固化促进剂为络合高新HUA5050或HUA5200中的一种或两种的组合；

所述附着力促进剂为顺盈化工的SY9075、SY9170或集溶化工的JR-P100中的一种或两种的组合。

8.根据权利要求1所述的阻尼型抗石击涂料，其特征在于：所述固化剂为双氰胺固化剂，所述纳米钙填料为纳米活性碳酸钙，所述吸潮剂为氧化钙，所述热稳定剂为氧化锌。

9.一种阻尼型抗石击涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

一、混合：先将重量百分数为3%-5%的稀释剂、20%-30%的增塑剂、1%-2%的附着力促进剂和10%-15%的环氧树脂一起加入到搅拌釜中，开启搅拌，速率在300-500r/min，分散搅拌2-3分钟；再加入1%-5%的吸潮剂、1%-2%的热稳定剂、15%-25%的PVC树脂、2%-3%的固化剂及0.5%-1%的固化促进剂，搅拌速率提高到800-1000r/min，分散搅拌2-3分钟；之后加入10%-15%的纳米钙填料、5%-10%的云母，搅拌速率800-1000r/min，分散搅拌2-3分钟；

二、研磨：将搅拌匀的物料通过三辊研磨机；

三、放置：物料经过研磨后泵送到真空罐放置24h；

四、粘度调整：在真空罐补加增塑剂对粘度进行调整，粘度范围按施工要求确定；

五、真空：将粘度调整至合适范围后，抽真空20～30min；

六、过滤：使用过滤网对产品进行过滤；

七、包装：根据需要的使用规格将产品进行包装。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤三中真空罐的真空压力为-0.06Mpa～-0.09MPa；

所述步骤四中，增塑剂添加量根据实际应用粘度进行调整，使用旋转粘度计测试时，23℃的粘度范围控制在70000-140000CPS；

所述步骤六中进行两道过滤，两道过滤网的目数分别为80目与60目。