CN1436216A - 乳化沥青基的缓冲物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于缓冲噪音和振动的组合物，该组合物可以涂布和粘结到基底上。该组合物含有沥青在水中的乳液或分散液和填料。该填料优选是碱土金属碳酸盐、碱金属碳酸盐或硫酸盐。在另一个实施方案中，本发明是一种在基底上涂布缓冲组合物的方法，该方法包括让含有沥青水乳液和填料的组合物与基底接触。此方法优选还包括将在基底表面上的沥青乳液曝露在热源下，使在基底上的组合物干燥。这样就在基底上产生沥青和填料组成的涂层。在一个优选的实施方案中，基底是车辆的表面，比如底板、后备箱、车轮箱、踏脚板或车辆的底部。

Description

乳化沥青基的缓冲物

本发明涉及一种乳化沥青基组合物，该组合物可用于给基底提供缓冲噪音和振动的性能。在本发明的另一个实施方案中，涉及在基底上涂布声音缓冲组合物的方法，还提供缓冲声音的基底。

许多设备和机械在操作的过程中都会产生噪音和振动。此外，车辆在行驶的过程中也会产生噪音和振动。这样的噪音和振动会转移使用这些机械设备或靠近它们的人员的注意力并使它们感到烦躁。这对小轿车特别是成问题的。在轿车中，可以在底板上铺设沥青基的垫子来减缓进入乘客室内的噪音和振动。问题在于，底盘的形状有许多缺口，很难使形状完全吻合。经常用手工把单个的或各种形状的沥青减振垫(一般称为塑胶减振垫)仔细地放在适当的区域来处理汽车的底盘区。在汽车组装的过程和在应用当中，手工放置各种形状的垫子件是一种很费事的操作，放置的重复性和可靠性经常是不合格的。因此，需要一种自动的方法在底板上放置所述缓冲组合物，使其符合底板的形状并保证应用的重复性和可靠性。某些专利公开了使用100％固体含量的可喷涂环氧树脂组合物用于此应用。见WO 99/16840。该组合物公开的性能很好，但使用起来很昂贵。需要的是有机挥发份(VOC)接近0的组合物，不仅要能符合各式各样的形状和表面，还要能够提供良好的缓冲性能，而且优选能够喷涂或者以流体的形式涂布在腻子涂布台上的车辆结构上。一般说来，为了达到上述的要求，需要的材料是要带有溶剂的，以降低粘度，使之适合于喷涂或流体涂布，或者是可以热熔涂布的。要求在腻子台上进行涂布以利用涂料固化烘箱的好处，这样就尽可能地扩大材料的适应性并导致融合或交联，实现膜的形成。一般说来，对于腻子或涂料台上的应用，含水的组合物是不能应用的，因为在交联的过程中水分蒸发并造成空隙、开裂或丧失对基底的粘接性。为了使水基乳液适应在腻子台上涂布，一般必须长时间施加低瘟加热，使水分逐渐蒸发逃逸，而不会由于成膜而形成空隙或裂纹。需要的是低VOC的水基组合物，要在轿车烘箱中干燥，可以喷涂、流涂或旋涂，并能给出优异的缓冲性能。

本发明涉及一种用于缓冲噪音和振动的组合物，该组合物可以涂布和粘结到基底上。该组合物含有沥青在水中的乳液或分散液和一种或几种填料。该填料优选是碱土金属碳酸盐、碱金属碳酸盐或硫酸盐，比如碳酸镁钙、碳酸钙或硫酸钡。在另一个实施方案中，本发明是一种在基底上涂布缓冲组合物的方法，该方法包括让含有沥青水乳液和一种或几种填料的组合物与基底接触。此方法优选还包括将在基底表面上的沥青乳液曝露在热源下，使在基底上的组合物干燥。这样就在基底上产生沥青和填料组成的涂层。在一个优选的实施方案中，基底是车辆的表面，比如底板、后备箱、车轮箱、踏脚板或车辆的底部。本发明的组合物和方法可以用于轿车、卡车、大客车和列车。

本发明的组合物是可以烘烤的，即在底漆烘箱中干燥，在基底上得到与基底粘结良好的涂层，并提供优异的缓冲性能。对于干燥此组合物来说，低热预凝胶烘箱优选是不需要的。优选在汽车工厂中用于固化底漆或表漆的烘箱中焙烤或干燥此缓冲组合物。此组合物优选被喷涂、流涂或旋涂。

本发明的组合物含有在水中的沥青组成的水基乳液和一种或几种填料。此乳液含有在水中乳化或分散的沥青。沥青是原油精馏的残留组分。用于制造沥青乳液的实际的沥青是工程化的产品，因为具体的沥青的组成对各个炼厂都是各不相同的。一般使用黏土和/或有机表面活性剂使沥青在水中乳化。现有技术的专业人员都了解有用的黏土和有机表面活性剂。在优选的沥青乳液中有Ertech 20*沥青乳液、Ertech2000沥青乳液和Ertech2020沥青乳液，这都是来自Ergon Asphalt andEmulsions Incorporated公司的商品名。更优选的沥青乳液是Ertech*20。

在沥青乳液中有填料存在会增强沥青组合物的缓冲性能和未交联沥青组合物的流变特性。为了使该组合物能够喷涂、流涂或旋涂，并给出增强的缓冲性能，此填料优选是低吸油度的填料。低吸油度填料优选显示出小于12g/100g的吸油度。该填料也提供良好的缓冲性能。选择该填料的含量要避免把组合物的粘度增大到用希望的涂布方法，比如喷涂、流涂或旋涂的方法不能涂布的程度。一般低表面积的填料给出比较低的吸油度。低表面积或低吸油度的填料优选是碱金属和碱土金属的碳酸盐、硫酸盐或它们的混合物。优选的硫酸盐是碱金属硫酸盐和碱土金属硫酸盐。更优选的填料包括碳酸钙、碳酸镁钙、硫酸钡或它们的混合物。填料可以是含有一种或多种上述化合物的天然黏土，比如白云石，它含有碳酸钙和碳酸镁。

本发明的组合物可使用任何传统的技术进行涂布。本发明的组合物优选用喷涂、流涂或旋涂的方法进行涂布。可以调节组合物的粘度以适合于所需的涂布技术。

组合物中沥青乳液的含量优选为35wt％或更高，更优选50wt％或更高，最优选55wt％或更高。组合物中沥青乳液的含量优选为75wt％或更低，更优选65wt％或更低。组合物中填料的含量优选为25wt％或更高，更优选为35wt％或更高。组合物中填料的含量优选为65wt％或更低，更优选为50wt％或更低，最优选为45wt％或更低。

本发明的沥青组合物优选还含有表面活性剂、溶剂或增塑剂，它们可改善组合物的流变特性和烘烤性能。烘烤性能意味着组合物在高温下干燥而不破坏干燥后组合物的涂层和缓冲性能的能力。由于开裂、起泡或形成空隙、沟道(在组合物中形成空气的沟道)或从基底上起层都会损害组合物的效果。可以使用任何表面活性剂，比如阳离子型、阴离子型和非离子型的表面活性剂。优选的表面活性剂包括烷基苯氧基烷醇、烷基苯氧基烷氧基化烷醇或木纤维素硫酸盐。更优选的表面活性剂包括烷基苯氧基烷醇和烷基苯氧基烷氧基化烷醇。优选的表面活性剂包括非离子型表面活性剂，比如Igepal Co530分支的乙氧基化壬基酚、Rhone Poulenc公司制造的Co630壬基苯氧基聚氧亚乙基乙醇、Dow Chemical公司的Triton*X45，辛基苯氧基乙醇表面活性剂和Triton*CF10，改性烷基芳基醚(Union Carbide公司的商品牌号)、阴离子表面活性剂，比如PC1480，硫酸木纤维素钠。更优选的表面活性剂是Triton*X45表面活性剂。使用有效量的表面活性剂来增强沥青乳液的涂布性能，就是使沥青组合物不要太粘稠，这就增强了沥青组合物的干燥或可烘烤性能。表面活性剂的用量优选为0.01wt％或更高，更优选为0.02wt％或更高，甚至更优选为0.05wt％或更高，最优选0.1wt％或更高。表面活性剂的用量优选为1.0wt％或更低，更优选为0.4wt％或更低，更优选为0.3wt％或更低。

可以使用任何能够改善组合物可烘烤性和流变特性的溶剂或增塑剂。其中有用的溶剂是烷基醚、芳烃、脂肪烃、原油的精馏衍生物、二醇醚、二元醇和二醇醚的醋酸酯。其中更优选的溶剂是石脑油、矿油精、燃料油、乙二醇、单丁醚、丙二醇、二乙二醇丁醚和乙二醇丁醚醋酸酯。

在有用的增塑剂当中有邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸烷基苄酯、己二酸二烷基酯、二苯甲酸二丙二醇酯、二苯甲酸三乙二醇酯、液体和环氧化合物。

使用的溶剂或增塑剂的量要使该组合物能够软化和改善可烘烤性。溶剂的用量优选为0.1wt％或更高，更优选0.5wt％或更高，优选5wt％或更低，更优选2wt％或更低。

该组合物的固体含量是40wt％或更高，更优选45wt％或更高，最优选65wt％或更高。固体含量优选是85wt％或更低，更优选80wt％或更低，最优选75wt％或更低。

此沥青乳液一般是通过把沥青熔融，将水加热，然后使沥青、水和乳化剂接触，同时混合制备出稳定的乳液。本发明的沥青组合物是通过在制备稳定组合物的条件下，把沥青乳液和一种或几种填料、任选的一种或几种增塑剂、表面活性剂、溶剂或它们的混合物接触而制备的。在各组分接触以后，把这些组分混合制备稳定组合物所必需的时间。

本发明的沥青组合物可以用现有技术的专业人员已知的任何传统方法涂布到基底上。在这些传统方法中包括浇注、挤出、喷涂和旋涂等方法。旋涂意味着挤出小直径的物料液滴，同时以圆圈的动作旋转涂布嘴，在基底上划出环状花纹。当操作进行得合适时，旋转的花纹完全覆盖住打算涂布的区域，没有空隙。优选用喷涂或旋涂的方法进行沥青组合物的涂布。

在一个优选的实施方案中，在基底上涂布沥青组合物以后，带有涂布的沥青组合物的基底被放到使该沥青组合物干燥的条件下。这优选是通过把带有涂布的沥青组合物的基底加热到从该沥青组合物驱赶出水分的温度下来实现的。从得到最佳结果的观点出发，优选较低的温度。在这些实施方案中，干燥时间不是问题，使用的温度从环境温度高达90℃，优选高达60℃。在某些环境下，必须使用高温环境使组合物干燥，比如在基底是汽车的情况下。在其上面带有沥青组合物的基底可以在100℃或更高的温度下加热，更优选在120℃或更高，甚至更优选在130℃或更高，最优选在140℃或更高。在其上面带有沥青组合物的基底被加热到205℃或更低的温度下进行烘烤或干燥，更优选在200℃或更低的温度下，甚至更优选在180℃或更低的温度下，最优选在170℃或更低的温度下进行烘烤或干燥。

基底可以是希望缓冲噪音振动和刺耳声音的任何结构。该结构可以是机械或设备的外壳，比如工业机械、洗衣机或汽车零件。在一个优选的实施方案中，基底是汽车的一部分，比如行李箱、车轮箱、踏脚板、前围板、底板或车身底部。在一个基底是汽车的实施方案中，优选在现有的汽车组装线的底漆或涂料烘箱中进行组合物的干燥和烘烤。一般的汽车组装线具有两个或3个在线烘箱。某些汽车组装线具有用来使腻子凝胶化的烘箱。所有的汽车生产线都具有使底涂层、涂料涂层和清漆涂层交联的烘箱。沥青组合物可以在这些烘箱中进行适当的干燥。对于沥青组合物，要想不起层，不起泡，干燥是必须的。沥青组合物粘结到基底上并提供优异的缓冲性能。

具体实施方式

提供下面的实施例仅用于说明的目的，没有打算限制权利要求范围的意思。除非另有说明，所有的份数和百分数都是以重量计的。

实施例1

在如下的带状混合机中混合如下的组分：15,000g水基沥青乳液(Ergon公司的Ertech*20)、9617g白云石(碳酸镁钙)和36gTriton*X45表面活性剂(Union Carbide公司，购自Dow Chemical公司)。组合物的Brookfield粘度(用7#锭测试)在20rpm时是14,600cp，在100rpm时是8,100cp。使用Graco精密旋涂装置将组合物旋涂在e-涂布(e-coated)的基底上，基底厚度1.0～5.0mm。带有在其上面涂布的沥青组合物的基底被空气干燥5min，然后在350F下(金属温度)干燥20min，得到的涂层显示出没有裂纹和起泡。

用Obrst测试法(SAE J1637)检验缓冲振动的性能。涂布到金属杆上面的物料的重量在干燥后是金属杆重量的50wt％。在图1中说明了测试的结果。

实施例2

在kitchen-Aid型混合器中混合如下组分：180g水基沥青乳液(Ertech*2020，来自Ergon Asphalt and Emulsions公司)、190gBaryte291(Zemex公司制造的硫酸钡)、0.6gTriton*X45(来自DowChemical公司)表面活性剂。挤压流动粘度是10.8sec(0.132mm小孔，280kPa，20g试样，在25℃下测试)。

使用牵拉棒在e-涂布的基底上涂布此组合物，厚度为2～3.7mm。在其上面带有涂布的沥青组合物的基底用空气干燥30min，然后在350 F(金属温度)下干燥20min，得到的涂层没有显出开裂和起泡。

用Oberst测试法(SAE J1637)检验缓冲振动的性能。涂布到金属杆上的物料在干燥后的重量是金属杆重量的40％。在图2中显示出测试结果。

实施例3和4

制备如下面表I中所述的沥青组合物，并如实施例2所述涂布在基底上。如上所述对试样进行Oberst测试。图3显示出测试的结果。

                           表I

实施例	沥青乳液	重量，份	填料	重量，份
					实施例3	Ertech*2000	182	白云石	110
实施例4	Ertech*2000	182	Barytes290	120

Barytes290是Zemex公司制造的硫酸钡。

实施例3显示出比实施例4更好的缓冲性能。

实施例5～7

制备如在下面所述的沥青组合物，并如在实施例1中所述涂布在基底上。对于此缓冲组合物，含有如在下面表II中所述量的Ertech*2000沥青乳液、白云石和Triton*X45表面活性剂。对试样进行如上所述的Oberst测试。

图4显示出如下配方的Oberst测试的结果。

                             表II

实施例	沥青乳液	重量，份	填料	重量，份
					实施例5	Ertech*2000	182	白云石	151
实施例6	Ertech*2000	182	白云石	110
					实施例7	Ertech*2000	182	白云石	0

可以看出，随着白云石添加量的增大，复合物的损失因子增大。当白云石/Ertech*2000的比例大于110/182时，添加再多的白云石对缓冲性能没有明显的影响。

实施例8～12

在12’×12’的e-涂布板上各覆盖上2.5mm厚的缓冲层，进行可烘烤性的研究。用旋涂或喷涂的方法把缓冲物涂布在板上。在可程序控制的烘箱中研究可烘烤性。I型烘烤时间表是：将该板空气干燥5min，在120℃的烘箱中烘烤10min，在室温下冷却该板10min，然后在163℃下烘烤20min，在室温下冷却15min，在140℃下烘烤15min。II型烘烤时间表是：将该板空气干燥5min，在163℃下烘烤20min，在室温下冷却15min，在140℃下再烘烤该板15min。希望在烘烤后缓冲物不显示出起泡和裂纹。使用如上所述的操作程序进行如在实施例9～12中所述的研究。

表III显示使用的配方研究表面活性剂浓度对可烘烤性的影响。在所有的配方中，填料都是白云石，沥青乳液是Ertech*2020乳液，表面活性剂是Triton*X45。

                  表III

实施例	沥青乳液重量，份	填料重量，份	表面活性剂百分比
				实施例8	180	110	0
实施例9	180	110	0.145
				实施例10	180	110	0.29
实施例11	180	110	0.43
				实施例12	180	110	0.58

对于I型烘烤，实施例8在烘烤后显示出起泡和开裂。实施例9、10、11和12都没有显示出起泡和开裂。

对于II型烘烤，实施例8和9在烘烤后显示出起泡和开裂。实施例10、11和12都没有显示出起泡和起层。

Claims (10)

1.含有水基沥青乳液和一种或几种填料的组合物。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述的填料是间接税碳酸盐、碱土金属碳酸盐、硫酸盐或它们的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述的填料是碳酸钙、碳酸镁钙、硫酸钡或它们的混合物。

4.根据权利要求1～3中任何一项所述的组合物，其中所述的水基沥青乳液的含量是大约35～大约75wt％，填料的含量是大约25～大约65wt％。

5.根据权利要求1～4中任何一项所述的组合物，其中所述的组合物还含有表面活性剂、溶剂或增塑剂。

6.改善基底的声音缓冲性能的方法，该方法包括在基底上涂布根据权利要求1～5中任何一项所述的组合物，在基底上形成粘结的涂层，该涂层能够使通过基质的声音得到缓冲。

7.根据权利要求6所述的方法，该方法进一步包括将涂布的组合物干燥。

8.根据权利要求6或7中任何一项所述的方法，其中所述的组合物被喷涂或旋涂在基底上。

9.含有其上具有根据权利要求1～5中任何一项所述的涂层的基底的制品。

10.根据权利要求9的制品，其中所述的涂层被干燥。

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