一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料及其制備方法
【專利摘要】一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，由以下重量份數(shù)的組分制成：水性乳液30?65份、填料15?45份、阻燃劑10?35份、纖維0.1?2份、成膜助劑0?5份、分散劑0.1?1.5份、消泡劑0.1?1.5份、防凍劑0?4份、增稠劑0.2?3份、多功能助劑1?8份。本發(fā)明的耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，具有阻尼性能高、阻尼溫域?qū)?、耐酸堿性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；在?30℃～50℃的溫域范圍內(nèi)材料損耗因子達(dá)的；分別通過(guò)10％的NaOH的溶液與10％的H2SO4溶液進(jìn)行耐酸堿性測(cè)試，均達(dá)到72小時(shí)，且無(wú)起泡、無(wú)軟化、不發(fā)粘，耐酸堿性優(yōu)異。
【專利說(shuō)明】
一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及水性阻尼涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用于交通工具、機(jī)械裝備等領(lǐng)域 的具有減振降噪功能性作用的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在減振降噪領(lǐng)域，阻尼材料與技術(shù)的應(yīng)用被認(rèn)為是解決振動(dòng)及聲波傳導(dǎo)與輻射的 最有效手段，各種阻尼材料在交通工具、機(jī)械、電器、軍事裝備、建筑等領(lǐng)域越來(lái)越多地被開(kāi) 發(fā)與應(yīng)用。
[0003] 水性阻尼涂料作為一種方便施工、環(huán)保性的功能性阻尼材料尤為被重視，逐漸取 代傳統(tǒng)的瀝青片、橡膠等阻尼材料，如汽車(chē)、艦船、飛機(jī)等等。但，在實(shí)際應(yīng)用中，各種復(fù)雜的 應(yīng)用環(huán)境對(duì)水性阻尼涂料的綜合性能有著嚴(yán)苛的要求，水性阻尼涂料的綜合性能是由構(gòu)成 涂料的功能性乳液、顏填料、各種助劑及制備工藝共同決定。提高水性阻尼涂料的使用壽 命，拓寬其使用溫域，提高其損耗因子，成為材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的普遍追求。一種耐酸堿性的 阻尼涂料可以滿足阻尼涂層在酸堿性應(yīng)用環(huán)境下的使用，并大大延長(zhǎng)阻尼涂層在苛刻環(huán)境 下的使用壽命。
[0004] 如中國(guó)專利CN102408799A公開(kāi)了一種高溫域水性阻尼涂料，該高溫域水性阻尼涂 料以水性乳液為主劑，以片狀云母粉和金屬粉為主要無(wú)機(jī)填料，以碳纖維為輔助填料，以水 性分散劑、水性消泡劑、水性潤(rùn)濕劑、增稠劑為主要涂料助劑，還有阻燃劑和成膜助劑。所公 開(kāi)的高溫域水性阻尼涂料可用于使用溫度較高的振動(dòng)基體的振動(dòng)和噪聲控制，同時(shí)該涂料 具有良好的散熱性能和防腐性能，以及能夠良好保持在較高溫度范圍內(nèi)的涂層強(qiáng)度。
[0005] 再如中國(guó)專利CN105419544A公開(kāi)了一種水性阻尼涂料及其制備方法，成分為：水 性乳液10 %~30 % ;木質(zhì)纖維4 %~10 % ;無(wú)機(jī)填料35 %~50 % ;分散劑2 %~5 % ;消泡劑 0.5 %~1.2 % ;流變助劑1 %~5 % ;殺菌劑0.2 %~0.8 % ;水10 %~28 % ;上述原料經(jīng)混合 攪拌、過(guò)濾后即可制得水性阻尼涂料。通過(guò)在原料中添加木質(zhì)纖維，水性乳液含量可低至 10-30%wt，既解決了水性阻尼涂料在低乳液含量時(shí)，涂料固化后漆膜外觀開(kāi)裂、鼓泡的問(wèn) 題，同時(shí)又降低了阻尼涂料成本，并且使得水性阻尼涂料在20°C常溫下的阻尼性能可高達(dá) 0.224。
[0006] 但目前市場(chǎng)中現(xiàn)有的一些阻尼涂料，在耐酸堿性、寬阻尼溫域及高阻尼因子上并 不盡人意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料， 使其具有很好的耐酸堿性以應(yīng)對(duì)酸堿性環(huán)境對(duì)阻尼涂層的侵蝕與破壞，延長(zhǎng)其使用壽命， 同時(shí)，還具有優(yōu)異的阻尼性能和阻尼適用溫域，以滿足酸堿環(huán)境下的減振降噪需求。
[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，由以下重量份數(shù)的組分制成:水性乳 液30-65份、填料15-45份、阻燃劑10-35份、纖維Ο . 1 -2份、成膜助劑0-5份、分散劑0.1-1.5 份、消泡劑〇. 1 -1.5份、防凍劑0-4份、增稠劑0.2-3份、多功能助劑1 -8份。
[0010] 所述水性乳液為自交聯(lián)型的丙烯酸酯體系乳液，乳液設(shè)計(jì)具有高的阻尼損耗因 子，并具有很好的耐酸堿穩(wěn)定性。
[0011] 所述丙烯酸酯體系乳液由質(zhì)量比為50%_90%核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液和10%_50% 有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液共混構(gòu)成。
[0012] 所述核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度為20°c-50°c，有機(jī)硅改性丙烯酸酯 乳液的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度為-30°C_25°C，乳液固含量高于35%。使得共混后的水性乳液有可 覆蓋80°C的阻尼溫域平臺(tái)，在溫域平臺(tái)內(nèi)并具有高的損耗因子。
[0013] 所述填料為40-800目的片狀云母粉、40-800目的片狀石墨粉、滑石粉、硫酸鋇中的 至少兩種，以任意比例混合。
[0014] 所述阻燃劑為磷氮系無(wú)鹵阻燃劑或無(wú)機(jī)金屬氫氧化物阻燃劑，如聚多磷酸銨、三 聚氰胺、膨脹型石墨、三聚氰胺磷酸鹽、硼酸鋅、TGIC、氫氧化鋁、氫氧化鎂，選用其中的一種 或多種。
[0015] 所述纖維為聚丙烯纖維、玄武巖纖維中的一種或兩種，長(zhǎng)度為2_5mm。
[0016] 所述成膜助劑為醇脂-12、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚中的一種或幾種。
[0017] 所述分散劑為水性涂料通用型分散劑，優(yōu)選聚羧酸鈉鹽分散劑、丙烯酸均聚物鈉 鹽分散劑中的一種或兩種。
[0018] 所述消泡劑為非離子型硅氧烷消泡劑、通用型水性消泡劑、礦物油消泡劑中的一 種或多種。
[0019] 所述防凍劑為低碳醇類、二元醇及酰胺類防凍劑。
[0020] 所述增稠劑為丙烯酸類增稠劑、聚氨酯增稠劑、羥甲基纖維素中的一種或多種。 [0021 ]所述多功能助劑為2_氨基_2_甲基-1-丙醇，其加入的有益效果是提尚阻尼涂料的 PH穩(wěn)定性，提高增稠劑的效率，減少銹蝕，降低氣味，降低產(chǎn)品的成本，同時(shí)，經(jīng)過(guò)本發(fā)明所 實(shí)施中的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中的多功能助劑有助于提高涂料儲(chǔ)存穩(wěn)定性、涂層干膜的穩(wěn)定 性、涂層的耐酸堿性。
[0022] 上述耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料的制備方法如下：
[0023] (1)將水性乳液加入容器中進(jìn)行中低速分散與攪拌進(jìn)行共混，直至均勻；
[0024] (2)向分散中的乳液中依次加入分散劑、消泡劑(一半）、纖維，之后將分散速度調(diào) 至高速，依次加入填料、阻燃劑、防凍劑、成膜助劑、多功能助劑、消泡劑(另一半），高速分散 至均勻；
[0025] (3)最后加入增稠劑調(diào)解稠度，以中低速進(jìn)行攪拌lOmin即得到成品涂料。
[0026] 所述的耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料的使用方法是涂覆于振動(dòng)基材的表 面，可以構(gòu)成自由阻尼結(jié)構(gòu)，亦可以作為約束阻尼結(jié)構(gòu)層的阻尼層材料，用其它適用材料做 約束層。
[0027] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，具有阻尼 性能高、阻尼溫域?qū)挕⒛退釅A性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；在-30°C~50°C的溫域范圍內(nèi)材料具有較高的損 耗因子平臺(tái)；分別通過(guò)10%的NaOH的溶液與10%的出504溶液進(jìn)行耐酸堿性測(cè)試，均達(dá)到72 小時(shí)，且無(wú)起泡、無(wú)軟化、不發(fā)粘，耐酸堿性優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 按如下組成配方稱取各組成原料：
[0031 ] 水性乳液(含90%核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液，10%的機(jī)娃改性丙稀酸酯乳液)45份;云 母15份、滑石粉5份;磷氮系無(wú)鹵阻燃劑18份;聚丙烯纖維0.6份;醇酯十二2份;丙烯酸均聚 物鈉鹽分散劑0.8份;通用水性消泡劑1份;二元醇類防凍劑2份;丙烯酸酯類增稠劑1.5份； 多功能助劑5份。
[0032] 上述耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料的制備方法如下：
[0033] (1)將水性乳液加入容器中進(jìn)行中低速分散與攪拌進(jìn)行共混，直至均勻；
[0034] (2)向分散中的乳液中依次加入分散劑、消泡劑(一半）、纖維，之后將分散速度調(diào) 至高速，依次加入填料、阻燃劑、防凍劑、成膜助劑、多功能助劑、消泡劑(另一半），高速分散 至均勻；
[0035] (3)最后加入增稠劑調(diào)解稠度，以中低速進(jìn)行攪拌lOmin即得到成品涂料。
[0036] 實(shí)施例2
[0037] 按如下組成配方稱取各組成原料：
[0038]水性乳液(含70 %核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液，30 %的機(jī)娃改性丙稀酸酯乳液)45份;云 母10份、石墨粉10份、滑石粉5份;氫氧化鋁10份;聚丙烯纖維1份;醇酯十二1份;水性涂料通 用型分散劑1.2份;礦物油消泡劑0.8份;低碳醇類防凍劑3份;丙烯酸酯類增稠劑1份、羥甲 基纖維素1份;多功能助劑8份。
[0039] 上述耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料的制備方法如下：
[0040] (1)將水性乳液加入容器中進(jìn)行中低速分散與攪拌進(jìn)行共混，直至均勻；
[0041] (2)向分散中的乳液中依次加入分散劑、消泡劑(一半）、纖維，之后將分散速度調(diào) 至高速，依次加入填料、阻燃劑、防凍劑、成膜助劑、多功能助劑、消泡劑(另一半），高速分散 至均勻；
[0042] (3)最后加入增稠劑調(diào)解稠度，以中低速進(jìn)行攪拌lOmin即得到成品涂料。
[0043] 實(shí)施例3
[0044]按如下組成配方稱取各組成原料：
[0045] 水性乳液(含50%核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液，50%的機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液)45份;云 母15份、石墨粉10份、硫酸鋇10份;聚多磷酸銨10份、氫氧化鎂10份;聚丙烯纖維1份、玄武巖 纖維1份;聚羧酸鈉鹽分散劑1.5份;礦物油消泡劑1.5份;聚氨酯增稠劑3份；多功能助劑3 份。
[0046] 上述耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料的制備方法如下：
[0047] (1)將水性乳液加入容器中進(jìn)行中低速分散與攪拌進(jìn)行共混，直至均勻；
[0048] (2)向分散中的乳液中依次加入分散劑、消泡劑(一半）、纖維，之后將分散速度調(diào) 至高速，依次加入填料、阻燃劑、多功能助劑、消泡劑(另一半），高速分散至均勻；
[0049] (3)最后加入增稠劑調(diào)解稠度，以中低速進(jìn)行攪拌lOmin即得到成品涂料。
[0050] 實(shí)施例4
[0051 ]按如下組成配方稱取各組成原料：
[0052]水性乳液(含50%核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液，50%的機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液）30份;云 母15份、石墨粉15份;氫氧化鋁10份、氫氧化鎂10份;聚丙烯纖維1份、玄武巖纖維1份;聚羧 酸鈉鹽分散劑〇. 1份;礦物油消泡劑〇. 1份;聚氨酯增稠劑〇. 2份;多功能助劑1份。
[0053] 上述耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料的制備方法如下：
[0054] (1)將水性乳液加入容器中進(jìn)行中低速分散與攪拌進(jìn)行共混，直至均勻；
[0055] (2)向分散中的乳液中依次加入分散劑、消泡劑(一半）、纖維，之后將分散速度調(diào) 至高速，依次加入填料、阻燃劑、多功能助劑、消泡劑(另一半），高速分散至均勻；
[0056] (3)最后加入增稠劑調(diào)解稠度，以中低速進(jìn)行攪拌lOmin即得到成品涂料。
[0057] 實(shí)施例5
[0058]按如下組成配方稱取各組成原料：
[0059] 水性乳液(含50%核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液，50%的機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液)65份;云 母15份、石墨粉15份、滑石粉15份;氫氧化鋁35份;聚丙烯纖維2份;醇酯十二3份;聚羧酸鈉 鹽分散劑1.5份;礦物油消泡劑1.5份;聚氨酯增稠劑3份;多功能助劑3份。
[0060] 上述耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料的制備方法如下：
[0061 ] (1)將水性乳液加入容器中進(jìn)行中低速分散與攪拌進(jìn)行共混，直至均勻；
[0062] (2)向分散中的乳液中依次加入分散劑、消泡劑(一半）、纖維，之后將分散速度調(diào) 至高速，依次加入填料、阻燃劑、成膜助劑、多功能助劑、消泡劑(另一半），高速分散至均勻； [0063] (3)最后加入增稠劑調(diào)解稠度，以中低速進(jìn)行攪拌lOmin即得到成品涂料。
[0064]針對(duì)實(shí)施例1-5中的涂料制備樣品，進(jìn)行耐酸堿及阻尼因子測(cè)試。耐酸堿測(cè)試是將 制備的阻尼涂料涂覆與0.5mm厚的碳素鋼板材上，待其充分實(shí)干，然后浸泡于配置的化學(xué)液 體介質(zhì)中。材料的阻尼因子(損耗因子)采用動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析儀(美國(guó)TA公司，DMA Q800型） 進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如下表所示。
[0065]
[0066]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其 等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于由以下重量份數(shù)的組分制 成:水性乳液30-65份、填料15-45份、阻燃劑10-35份、纖維0.1-2份、成膜助劑0-5份、分散劑 0.1-1.5份、消泡劑0.1-1.5份、防凍劑0-4份、增稠劑0.2-3份、多功能助劑1-8份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所述 水性乳液為自交聯(lián)型的丙烯酸酯體系乳液，所述丙烯酸酯體系乳液由質(zhì)量比為50%_90% 核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液和1 〇 % -50 %有機(jī)娃改性丙稀酸酯乳液共混構(gòu)成。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所述 核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度為20 °C -50 °C，有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液的玻璃化 轉(zhuǎn)化溫度為-30°C-25°C，乳液固含量高于35%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所述 填料為40-800目的片狀云母粉、40-800目的片狀石墨粉、滑石粉、硫酸鋇中的至少兩種，以 任意比例混合。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所述 阻燃劑為磷氮系無(wú)鹵阻燃劑或無(wú)機(jī)金屬氫氧化物阻燃劑，如聚多磷酸銨、三聚氰胺、膨脹型 石墨、三聚氰胺磷酸鹽、硼酸鋅、TGIC、氫氧化鋁、氫氧化鎂，選用其中的一種或多種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所述 纖維為聚丙烯纖維、玄武巖纖維中的一種或兩種，長(zhǎng)度為2_5mm。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所述 成膜助劑為醇脂-12、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚中的一種或幾種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所述 分散劑為水性涂料通用型分散劑，優(yōu)選聚羧酸鈉鹽分散劑、丙烯酸均聚物鈉鹽分散劑中的 一種或兩種。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所述 消泡劑為非離子型硅氧烷消泡劑、通用型水性消泡劑、礦物油消泡劑中的一種或多種。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所 述防凍劑為低碳醇類、二元醇及酰胺類防凍劑。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所 述增稠劑為丙烯酸類增稠劑、聚氨酯增稠劑、羥甲基纖維素中的一種或多種。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸堿寬溫域高阻尼的水性阻尼涂料，其特征在于，所 述多功能助劑為2-氨基-2-甲基-1-丙醇。13. -種制備權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述水性阻尼涂料的方法，其特征在于，步驟如下： (1) 將水性乳液加入容器中進(jìn)行中低速分散與攪拌進(jìn)行共混，直至均勻； (2) 向分散中的乳液中依次加入分散劑、組分重量1/2的消泡劑、纖維，之后將分散速度 調(diào)至高速，依次加入填料、阻燃劑、防凍劑、成膜助劑、多功能助劑、剩余量的消泡劑，高速分 散至均勻； (3) 最后加入增稠劑調(diào)解稠度，以中低速進(jìn)行攪拌lOmin即得到成品涂料。14. 一種權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述水性阻尼涂料的使用方法，其特征在于，將上述水性 阻尼涂料涂覆于振動(dòng)基材的表面，構(gòu)成自由阻尼結(jié)構(gòu)，或者作為約束阻尼結(jié)構(gòu)層的阻尼層 材料，用其它適用材料做約束層。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK106009961SQ201610574045
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月20日
【發(fā)明人】汪承磊, 陳來(lái)
【申請(qǐng)人】安徽貝衛(wèi)新材料科技有限公司