具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 阻尼涂料是利用有機(jī)高分子材料所具有的粘彈性能，將聲波的振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為 熱能耗散掉（即力學(xué)損耗），從而達(dá)到減小振幅、降低振動(dòng)、抑制噪聲的目的。隨著人們環(huán)保 意識(shí)的增強(qiáng)，W水為主要分散介質(zhì)的水性阻尼涂料日益受到人們的青睞，用W替代傳統(tǒng)的 溶劑型阻尼涂料。水性阻尼涂料是W水為分散介質(zhì)，W有機(jī)樹(shù)脂和有機(jī)填料為成膜物，不含 任何有毒有機(jī)溶劑的綠色環(huán)保涂料。
[0003] 水性阻尼涂料的阻尼性能主要取決于涂層中高分子鏈段之間、高分子與填料之間 W及填料之間的相互作用，它們之間作用的強(qiáng)弱直接影響材料的阻尼性能。為了拓寬高聚 物的阻尼溫度，提高材料的阻尼性能和彈性模量，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者們都開(kāi)展了大量的研究，對(duì) 涂料體系的樹(shù)脂進(jìn)行改性，歸納起來(lái)可分為S類(lèi):共聚、共混和互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)。僅僅從改進(jìn) 高分子材料結(jié)構(gòu)阻尼性能方面對(duì)水性阻尼涂料進(jìn)行研究，已經(jīng)很難大幅度地提高水性阻尼 涂料的阻尼性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料及 其制備方法，W具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的水性樹(shù)脂乳液為成膜物，并加入適量的水性涂 料高性能助劑，如通過(guò)添加定向排列助劑使片狀顏填料與高分子樹(shù)脂之間形成定向排列的 微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)，W及添加偶聯(lián)劑增強(qiáng)片狀顏填料與高分子樹(shù)脂之間的作用力來(lái)提高水 性阻尼涂料的阻尼性能，該阻尼涂料在很寬的溫域(-4(TC~6(TC)范圍內(nèi)具有良好的阻尼 性能，特別適合應(yīng)用于我國(guó)的鐵路行業(yè)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料，包括具有W下重量份的各組分:30-60份具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的水性樹(shù)脂乳液;15-40份阻尼顏填料;20-40份輔助填料;5-20份阻燃劑;5-10份防凍劑;0.5-1.0份基材潤(rùn)濕劑；1.0-5.0份潤(rùn)濕分散劑;0.5-2.0份消泡 劑；1.0-5.0份定向排列劑;0.5-3.0份偶聯(lián)劑；0.5-3.0份防腐防霉劑；5-10份成膜助劑； 0.5-1.5份增稠劑;5-10份水。
[0007] 所述具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg值）的水性樹(shù)脂乳液為純丙乳液、醋丙乳液、醋 叔乳液、VAE乳液、苯丙乳液、娃丙乳液、聚氨醋乳液、聚氨醋改性丙締酸乳液、環(huán)氧改性丙締 酸乳液、下苯膠乳中兩種W上的復(fù)配物，且固含量為40% W上、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg在-40°C ~60 °C之間。
[000引所述阻尼顏填料為片狀顏填料，優(yōu)選云母粉、云母氧化鐵和玻璃鱗片中的一種或 多種。
[0009] 所述輔助填料選自氨氧化侶、空屯、玻璃微珠、娃灰石粉、重巧、沉淀硫酸領(lǐng)、氨氧化 儀、立德粉和滑石粉中的一種或多種。
[0010] 所述阻尼顏填料粒度在40目到325目之間，厚度< 5皿;所述輔助填料的粒徑范圍 為200目-3000目。
[0011] 所述阻燃劑為無(wú)面環(huán)保阻燃劑，優(yōu)選聚憐酸錠、聚氯胺聚憐酸鹽和二苯基憐酸醋 中的一種或多種;所述防凍劑為丙二醇、異丙醇、丙二醇甲酸和丙二醇下酸中的一種或幾種 復(fù)配物。
[0012] 所述成膜助劑為醇醋十二、二丙二醇甲酸和二丙二醇下酸中的一種。
[0013] 所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鐵酸醋偶聯(lián)劑和侶酸醋偶聯(lián)劑中的一種，如道康寧2-6011、2-6030、2-6020、2-6040，江蘇晨光偶聯(lián)劑有限公司生產(chǎn)的〔6-101、〔6-201、〔6-203等 等。
[0014] 所述定向排列劑主要成分為醇醒縮合物、含娃醇官能團(tuán)的高分子聚合物，其為關(guān) 鍵助劑，起到使片狀顏填料沿徑向定向排列的作用。
[0015] 所述基材潤(rùn)濕劑選自如迪高的wet260、wet270、wet280、KL245等。
[0016] -種所述的具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料的制備方法，包括W下步驟：
[0017] (1)水性混合液的配制：
[0018] 在常溫下，按照設(shè)計(jì)要求根據(jù)Fox公式將具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的水性樹(shù)脂乳 液、1/2的水、1/2的消泡劑、防凍劑、基材潤(rùn)濕劑、潤(rùn)濕分散劑、防腐防霉劑、阻燃劑、定向排 列劑、偶聯(lián)劑，按照重量配比混合均勻，獲得水性混合液；
[0019] (2)填料加入與調(diào)漆：
[0020] 按照重量比將阻尼顏填料、輔助填料加入到（1)中分散均勻后，再加入剩余的1/2 的水，1/2的消泡劑、成膜助劑，最后加入增稠劑調(diào)節(jié)粘度，過(guò)濾包裝。
[0021] 本發(fā)明從改進(jìn)阻尼顏填料在涂層中的排列狀態(tài)W及提高高分子樹(shù)脂與填料之間 的相互作用為突破口，提高水性阻尼涂料的阻尼性能。通過(guò)引入可W控制顏填料排列狀態(tài) 的定向排列劑，使涂層呈現(xiàn)出可W控制的微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)，即通過(guò)使片狀顏填料與高分 子樹(shù)脂之間形成沿徑向定向排列的微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)，來(lái)提高水性阻尼涂料的阻尼性能， 如圖1所示；同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)加入偶聯(lián)劑W增強(qiáng)片狀顏填料與高分子樹(shù)脂之間的作用力， 提高了高分子樹(shù)脂與片狀顏填料之間的摩擦力，從而進(jìn)一步提高了水性阻尼涂料的阻尼損 耗性能。片狀顏填料沿徑向定向排列的結(jié)果，不但提高了水性阻尼涂料的阻尼性能，也提高 了水性阻尼涂料的抗介質(zhì)滲透的能力W及抗老化性能。
[0022] 本發(fā)明制備的水性阻尼涂料有W下特點(diǎn)：1)阻尼性能非常優(yōu)異，不同頻率下復(fù)合 損耗因數(shù)n大于〇.25;2)阻尼溫域?qū)挿?，?40°C~60°C范圍內(nèi)復(fù)合損耗因數(shù)n大于0.2,偶聯(lián) 劑的添加提高了樹(shù)脂與顏填料之間的相互作用，提高了體系的相容性，可W將玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度Tg相差很大的不同乳液很好的共混使用；3)耐水防腐性能優(yōu)異，片狀顏填料的平行定 向排列大大提高了外部腐蝕介質(zhì)滲透到基材上的路徑，從而提高了涂層的耐水防腐性能； 4)良好的阻燃性能，氧指數(shù)大于30;5)干濕狀態(tài)下具有良好的附著力。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步披露。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 本實(shí)施例的一種具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料，其主要組分按照如下重 量比例配比：純丙乳液20份，娃丙乳液10份;40目云母粉15份；3000目空屯、玻璃微珠10份， 325目氨氧化侶15份;阻燃劑5份;防凍劑10份;基材潤(rùn)濕劑0.5份;潤(rùn)濕分散劑1.0份;消泡劑 0.5份;定向排列劑1.5份;偶聯(lián)劑1.0份;防腐防霉劑0.5份;成膜助劑5份;增稠劑0.5份冰 5.0 份。
[0027] 制備本實(shí)施例的一種具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料的方法，包括W下步 驟：
[002引（1)水性混合液的配制：
[0029] 在常溫下，將純丙乳液、娃丙乳液，2.5份的水，0.25份的消泡劑，全部防凍劑、基材 潤(rùn)濕劑、潤(rùn)濕分散劑、防腐防霉劑、阻燃劑、定向排列劑、偶聯(lián)劑，按照重量配比混合均勻，獲 得水性混合液；
[0030] (2)填料加入與調(diào)漆：
[0031] 按照重量比將云母粉、空屯、玻璃微珠、氨氧化侶加入到（1)中分散均勻后，再加入 2.5份水，0.25份消泡劑、成膜助劑，最后加入增稠劑調(diào)節(jié)粘度，過(guò)濾包裝。
[0032] 本實(shí)施例制備的具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料的主要性能如表1所示：
[0033] 表1具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料的主要性能
[0034]
[(
[0036] 實(shí)施例2
[0037] 本實(shí)施例的一種具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料，其主要組分按照如下重 量比例配比：醋丙乳液15份，苯丙乳液15份、聚氨醋乳液30份;40目云母粉10份、325目玻璃 鱗片15份;200目重巧20份，800目娃灰石粉5份、325目滑石粉10份、3000目沉淀硫酸領(lǐng)5份； 阻燃劑10份;防凍劑10份;基材潤(rùn)濕劑0.9份;潤(rùn)濕分散劑2.0份;消泡劑1.0份;定向排列劑 1.5份;偶聯(lián)劑1.0份;防腐防霉劑3.0份;成膜助劑6份;增稠劑0.8份，水8.0份。
[0038] 制備本實(shí)施例的一種具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料的方法，包括W下步 驟：
[0039] (1)水性混合液的配制：
[0040] 在常溫下，將醋丙乳液、苯丙乳液、聚氨醋乳液，4.0份的水，0.5份的消泡劑，全部 防凍劑、基材潤(rùn)濕劑、潤(rùn)濕分散劑、防腐防霉劑、阻燃劑、定向排列劑、偶聯(lián)劑，按照重量配比 混合均勻，獲得水性混合液；
[0041 ] (2)填料加入與調(diào)漆：
[0042] 按照重量比將云母粉、玻璃鱗片、重巧、娃灰石粉、滑石粉、沉淀硫酸領(lǐng)加入到（1) 中分散均勻后，再加入4.0份水，0.5份消泡劑、成膜助劑，最后加增稠劑調(diào)節(jié)粘度，過(guò)濾包 裝。
[0043] 本實(shí)施例制備的具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料的主要性能如表2所示：
[0044] 表2具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料的主要性能
[0045]
[0046] 實(shí)施例3
[0047] 本實(shí)施例的一種具有微觀約束阻尼結(jié)構(gòu)的水性阻尼涂料，其主要組分按照如下重 量比例配比:環(huán)氧改性丙締酸乳液30份，醋叔乳液10份；120目云母粉5份、180目云母氧化鐵 15份;325目氨氧化儀20份，1250目滑石粉5份，立德粉5份;無(wú)面環(huán)保阻燃劑10份;防凍劑10 份;潤(rùn)濕分散劑1.0份;基材潤(rùn)濕劑0.5份;消泡劑1.0份;定向排列劑2.0份;偶聯(lián)劑1.0份;防 腐防霉劑2.0