一种水性防火阻尼涂料的制作方法

1.本发明是一种水性防火阻尼涂料，属于水性涂料技术领域。


背景技术：

2.近年来，阻尼涂料广泛的用于公共场所、船的甲板、工场地面、火车车顶、空调等处，尤其应用于轨交行业，例如在新能源车的电池底板即电池模块的底板上，粘附沥青阻尼贴片后可有效防止电池被石击破损，改变被粘附基材的摩擦性，其优点是附着力好、粗糙且能有效防滑。
3.但由于电池模块的底板多为铝合金材料，易产生高温情况甚至着火，因此本发明涉及一种涂料涂层代替现有的沥青阻尼贴片用于此类铝合金底板上，既能保证电池底板的硬度又能降低着火的情况发生。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种水性防火阻尼涂料，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现，包括：
6.一种水性防火阻尼涂料：按质量份数计，包括10
‑
15份溶剂、2.7
‑
9.2份助剂、3
‑
10份颜料、0.1
‑
1.2份短纤维、15
‑
27份多聚磷酸铵、5
‑
10份季戊四醇、5
‑
10份三聚氰胺、12
‑
19份填料、20
‑
35份组合乳液、1
‑
5份中空疏水微粒；所述助剂包括0.1
‑
1份分散剂、0.5
‑
1.2份消泡剂、0.1
‑
1份杀菌剂、1
‑
3份多功能助剂、0.5
‑
2份成膜助剂、0.5
‑
1份增稠剂；所述多功能助剂包括0.5
‑
2份阻燃剂、0.5
‑
1份增硬剂；所述中空疏水微粒由夹杂有纳米级氧化钙颗粒的聚丙烯制成，且中空疏水微粒外包覆有防水热熔胶膜。
7.优选的，所述溶剂为水。
8.优选的，所述颜料为钛白粉。
9.优选的，所述短纤维的长度范围在1
‑
2mm之间。
10.优选的，所述填料为粒径范围在200
‑
350目之间的高岭土颗粒、粒径范围在40
‑
200目之间的云母粉颗粒、硼化物、无机氧化镁颗粒中的一种或多种。
11.优选的，所述组合乳液包括体积比为3:1的乳液a和乳液b，其中，乳液a为玻璃化转变温度(tg)在
‑
20
±
10℃范围内的水性丙烯酸聚合物乳液，乳液b为防滑树脂乳液、聚氨酯乳液、水性改性蜡乳液中的一种。
12.优选的，所述中空疏水微粒内含有一种或多种压缩的惰性气体。
13.优选的，一种水性防火阻尼涂料：包括13kg水、0.4kg分散剂、0.8kg消泡剂、0.2kg杀菌剂、5kg钛白粉、0.4kg短纤维、23kg多聚磷酸铵、8kg季戊四醇、8kg三聚氰胺、15kg云母粉、1.2kg阻燃剂、0.5kg增硬剂、18kg水性丙烯酸聚合物乳液、6kg水性改性蜡乳液、1kg成膜助剂、0.7kg增稠剂、2.5kg中空疏水微粒。
14.一种水性防火阻尼涂料的制备方法，用于制备水性防火阻尼涂料，包括步骤：
15.s1.按质量份数计，将10
‑
15份溶剂、0.1
‑
1份分散剂、0.5
‑
1.2份消泡剂、0.1
‑
1份杀菌剂、3
‑
10份颜料以及0.1
‑
1.2份短纤维混合，投入搅拌釜内在650
‑
750r/min转速下搅拌10
‑
45分钟，得到第一混合浆液；
16.s2.按质量份数计，向第一混合浆液内投入15
‑
27份多聚磷酸铵、5
‑
10份季戊四醇、5
‑
10份三聚氰胺和12
‑
19份填料，850
‑
1000r/min转速下搅拌10
‑
45分钟，得到第二混合浆液；
17.s3.按质量份数计，向第二混合浆液内投入1
‑
3份多功能助剂、20
‑
35份组合乳液、0.5
‑
2份成膜助剂、0.5
‑
1份增稠剂，在450
‑
500r/min转速下搅拌10
‑
45分钟，得到第三混合浆液；
18.s4.干燥的惰性环境下制备夹杂有纳米级氧化钙颗粒的中空聚丙烯微粒，并在制备好的中空聚丙烯微粒上包覆防水热熔胶膜，得到中空疏水微粒；
19.s5.过滤第三混合浆液，加入1
‑
5份中空疏水微粒并搅拌均匀，得到水性防火阻尼涂料。
20.本发明的有益效果：
21.(1)本发明涉及一种水性防火阻尼涂料，该水性防火阻尼涂料可取代现有的沥青阻尼贴片，既能具有现有沥青阻尼贴片的防石击特性，又具有防火的特性。
22.(2)本发明涉及一种水性防火阻尼涂料，该水性防火阻尼涂料中含有多聚磷酸铵和无机氧化镁颗粒，二者作为新兴的阻燃剂具有添加量少且阻燃效率高的特点。
23.(3)本发明涉及一种水性防火阻尼涂料，该水性防火阻尼涂料中含有短纤维，一方面可以增加水性防火阻尼涂料的硬度，另一方面，短纤维大多由整块木材的边角废料制作而成，一定程度上能够节约水性防火阻尼涂料的成本。
24.(4)本发明涉及一种水性防火阻尼涂料，该水性防火阻尼涂料中含有乳液a，乳液a为低玻璃化转变温度的乳液，较低的玻璃化转变温度保证了乳液的分子链具有一定的柔性特性，使得水性防火阻尼涂料在具有足够的防石击特性的前提下具有一定的弹性，防止水性防火阻尼涂料在撞击下开裂。
25.(5)本发明涉及一种水性防火阻尼涂料，该水性防火阻尼涂料中含有中空疏水微粒，中空疏水微粒由夹杂有纳米级氧化钙颗粒的聚丙烯制成且中空疏水微粒内含有一种或多种压缩的惰性气体，中空疏水微粒均匀分散在水性防火阻尼涂料中，具体的，当电池底板温度升高甚至发生着火情况时，电池底板附近会产生高温以及较多的二氧化硫气体，接触到高温后中空疏水微粒上包裹的防水热熔胶膜首先熔化开，暴露出中空疏水微粒中夹杂的纳米级氧化钙颗粒，氧化钙在高温环境下与二氧化硫气体反应生成亚硫酸钙，防止二氧化硫气体过多污染环境甚至产生毒性损伤工作人员的呼吸系统，能起到减缓二氧化硫气体聚积的作用，同时，当纳米级氧化钙颗粒与二氧化硫反应生成亚硫酸钙后体积改变且较为疏松，在气体的流通作用以及中空疏水微粒内部惰性气体的气压下从中空疏水微粒中掉落，当纳米级氧化钙颗粒从外向内消耗到一定厚度，中空疏水微粒的聚丙烯壳体会形成微小的通孔，中空疏水微粒内部压缩的惰性气体会释放出来，进一步起到延缓阻碍火势蔓延的作用，即中空疏水微粒至少能起到延缓几秒火势发展的时间。
26.(6)本发明涉及一种水性防火阻尼涂料，该水性防火阻尼涂料中含有中空疏水微粒，中空疏水微粒在干燥的且充满惰性气体的惰性环境下制备而成，防止其中夹杂的纳米
级氧化钙颗粒在制作过程中与空气中的水以及二氧化碳反应。
具体实施方式
27.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
28.实施例1
29.一种水性防火阻尼涂料的制备方法，包括步骤：
30.s1.按质量份数计，将10
‑
15份溶剂、0.1
‑
1份分散剂、0.5
‑
1.2份消泡剂、0.1
‑
1份杀菌剂、3
‑
10份颜料以及0.1
‑
1.2份短纤维混合，投入搅拌釜内在650
‑
750r/min转速下搅拌10
‑
45分钟，得到第一混合浆液；
31.s2.按质量份数计，向第一混合浆液内投入15
‑
27份多聚磷酸铵、5
‑
10份季戊四醇、5
‑
10份三聚氰胺和12
‑
19份填料，850
‑
1000r/min转速下搅拌10
‑
45分钟，得到第二混合浆液；
32.s3.按质量份数计，向第二混合浆液内投入1
‑
3份多功能助剂、20
‑
35份组合乳液、0.5
‑
2份成膜助剂、0.5
‑
1份增稠剂，在450
‑
500r/min转速下搅拌10
‑
45分钟，得到第三混合浆液；
33.s4.干燥的惰性环境下制备夹杂有纳米级氧化钙颗粒的中空聚丙烯微粒，并在制备好的中空聚丙烯微粒上包覆防水热熔胶膜，得到中空疏水微粒；
34.s5.过滤第三混合浆液，加入1
‑
5份中空疏水微粒并搅拌均匀，得到水性防火阻尼涂料。
35.以上述制备方法制备得到一种水性防火阻尼涂料：按质量份数计，包括12kg水、0.7kg分散剂、0.9kg消泡剂、0.6kg杀菌剂、9kg钛白粉、0.8kg长度范围在1
‑
2mm之间的短纤维、19kg多聚磷酸铵、8kg季戊四醇、7kg三聚氰胺、9kg粒径在320
‑
350目之间的高岭土颗粒、5kg粒径范围在180
‑
200目之间的云母粉颗粒、4kg无机氧化镁颗粒、1.5kg阻燃剂、0.8kg增硬剂、18kg水性丙烯酸聚合物乳液、6kg防滑树脂乳液、1.5kg成膜助剂、0.6kg增稠剂、3kg中空疏水微粒，其中中空疏水微粒内含有一种或多种压缩的惰性气体。
36.实施例2
37.以实施例1中所述制备方法制备得到一种水性防火阻尼涂料：按质量份数计，包括12kg水、0.8kg分散剂、0.7kg消泡剂、0.8kg杀菌剂、7kg钛白粉、0.9kg长度范围在1
‑
2mm之间的短纤维、19kg多聚磷酸铵、9kg季戊四醇、8kg三聚氰胺、12kg粒径范围在180
‑
200目之间的云母粉颗粒、3kg无机氧化镁颗粒、1.7kg阻燃剂、0.8kg增硬剂、21kg水性丙烯酸聚合物乳液、7kg聚氨酯乳液、1.2kg成膜助剂、0.7kg增稠剂、3kg中空疏水微粒，其中中空疏水微粒内含有一种或多种压缩的惰性气体。
38.实施例3
39.以实施例1中所述制备方法制备得到一种水性防火阻尼涂料：按质量份数计，包括13kg水、0.4kg分散剂、0.8kg消泡剂、0.2kg杀菌剂、5kg钛白粉、0.4kg长度范围在1
‑
2mm之间的短纤维、23kg多聚磷酸铵、8kg季戊四醇、8kg三聚氰胺、11kg粒径范围在180
‑
200目之间的云母粉颗粒、4kg无机氧化镁颗粒、1.2kg阻燃剂、0.5kg增硬剂、24kg水性丙烯酸聚合物乳液、8kg水性改性蜡乳液、1kg成膜助剂、0.7kg增稠剂、2.5kg中空疏水微粒，其中中空疏水微
粒内含有一种或多种压缩惰性气体。
40.实施例4
41.以实施例1中所述制备方法制备得到一种水性防火阻尼涂料：按质量份数计，包括10kg水、0.5kg分散剂、0.9kg消泡剂、0.8kg杀菌剂、8kg钛白粉、0.7kg长度范围在1
‑
2mm之间的短纤维、18kg多聚磷酸铵、6kg季戊四醇、7kg三聚氰胺、12kg粒径范围在200
‑
350目之间的高岭土颗粒、6kg无机氧化镁颗粒、1.7kg阻燃剂、0.5kg增硬剂、21kg水性丙烯酸聚合物乳液、7kg聚氨酯乳液、1.5kg成膜助剂、0.8kg增稠剂、4kg中空疏水微粒，其中中空疏水微粒内含有一种或多种压缩惰性气体。
42.实施例5
43.以实施例1中所述制备方法制备得到一种水性防火阻尼涂料：按质量份数计，包括11kg水、0.7kg分散剂、0.9kg消泡剂、0.7kg杀菌剂、9kg钛白粉、0.9kg长度范围在1
‑
2mm之间的短纤维、22kg多聚磷酸铵、8kg季戊四醇、9kg三聚氰胺、11kg粒径范围在310
‑
350目之间的高岭土颗粒、7kg无机氧化镁颗粒、0.9kg阻燃剂、0.7kg增硬剂、24kg水性丙烯酸聚合物乳液、8kg聚氨酯乳液、1.5kg成膜助剂、0.7kg增稠剂、3kg中空疏水微粒，其中中空疏水微粒内含有一种或多种压缩惰性气体。
44.对比例1抗石击试验
45.由于各实施例中所选取的添加物质以及各物质的添加量不同，制备出有细微差别的水性防火阻尼涂料：控制其余条件保持一致，分别单独改变短纤维、组合乳液、中空疏水微粒以及多功能助剂的配比物质和添加量，得到有细微差别的水性防火阻尼涂料。
46.对该水性防火阻尼涂料进行抗石击试验，在室温或低温环境下将一定数量的特定冲击物从一定的高度以自由落体的方式作用于试板涂料的表面，对涂料形成撞击，通过模拟路面硬物对车辆电池底板表面的冲击造成的涂料碎裂或其他破坏，考察本发明所述的水性防火阻尼涂料的抗石击性能，冲击结束后使用布基胶带去除试板涂料表面碎裂的涂料碎片，用放大镜进行观察、对涂料表皮破损脱落处进行计数并对碎裂大小进行评级：破损数量的试验结果如表1所示，抗石击等级包括0
‑
5级，其中0级破损处数量为0，1级破损处数量在1
‑
3之间，2级破损处数量在4
‑
10之间，3级破损处数量在11
‑
25之间，4级破损处数量在26
‑
50之间，5级破损处数量在51之上；碎裂大小的评级结果如表1所示，包括s、m、l、h四个等级，其中s级的碎裂粒径在1mm之内，m级的碎裂粒径在1
‑
3mm之间，l级的碎裂粒径在3
‑
6mm之间，h级的碎裂粒径在6mm之上。
47.同时，选取市面上现有的水性防火阻尼涂料，结合现有的涂料制备方法以及喷涂方法，在相同的电池底板板材表面进行喷涂作为对照。
48.表1抗石击试验结果
[0049] 破损数量碎裂大小实施例11s实施例20m实施例31s实施例41m实施例50m对照4h
[0050]
对比例2耐火性试验
[0051]
由于各实施例中所选取的添加物质以及各物质的添加量不同，制备出有细微差别的水性防火阻尼涂料：控制其余条件保持一致，分别单独改变短纤维、组合乳液、中空疏水微粒以及多功能助剂的配比物质和添加量，得到有细微差别的水性防火阻尼涂料。
[0052]
对该水性防火阻尼涂料进行耐火性试验，用相同的高温温度灼烧试板涂料，对试板涂料的耐火极限进行判断，其结果如表2所示，耐火极限用f
p
表示，具体的，当f
p
在0.50
‑
1.00h的范围内时为f
p
0.50等级，当f
p
在1.00
‑
1.50h的范围内时为f
p
1.00等级，当f
p
在1.50
‑
2.00h的范围内时为f
p
1.50等级，当f
p
在2.00
‑
2.50h的范围内时为f
p
2.00等级，当f
p
在2.50
‑
3.00h的范围内时为f
p
2.50等级，当f
p
在3.00h以上时为f
p
3.00等级。
[0053]
同时，选取市面上现有的水性防火阻尼涂料，结合现有的涂料制备方法以及喷涂方法，在相同的电池底板板材表面进行喷涂作为对照。
[0054]
对比例3 45
°
角燃烧试验
[0055]
由于各实施例中所选取的添加物质以及各物质的添加量不同，制备出有细微差别的水性防火阻尼涂料：控制其余条件保持一致，分别单独改变短纤维、组合乳液、中空疏水微粒以及多功能助剂的配比物质和添加量，得到有细微差别的水性防火阻尼涂料。
[0056]
对该水性防火阻尼涂料进行45
°
角燃烧试验，在室温环境下保持试板与火源间45
°
角倾斜，从固定方向上向试板进行燃烧试验直至燃料烧完，本发明中燃烧方式为乙醇燃烧，对试板的发烟状态、火焰状态等进行评判，经过试验结果将试板分为合格品和不合格品两个等级，试验结果如表2所示。
[0057]
同时，选取市面上现有的水性防火阻尼涂料，结合现有的涂料制备方法以及喷涂方法，在相同的电池底板板材表面进行喷涂作为对照。
[0058]
对比例4阻尼性能试验
[0059]
由于各实施例中所选取的添加物质以及各物质的添加量不同，制备出有细微差别的水性防火阻尼涂料：控制其余条件保持一致，分别单独改变短纤维、组合乳液、中空疏水微粒以及多功能助剂的配比物质和添加量，得到有细微差别的水性防火阻尼涂料。
[0060]
采用悬臂梁共振法对该水性防火阻尼涂料进行阻尼性能试验，根据常规计算方法计算出不同试板的损耗因子，试验结果如表2所示，其中根据损耗因子的范围标准判断出试板的质量为优、良、中、差中的哪个等级。
[0061]
同时，选取市面上现有的水性防火阻尼涂料，结合现有的涂料制备方法以及喷涂方法，在相同的电池底板板材表面进行喷涂作为对照。
[0062]
表2试验结果
[0063]
[0064][0065]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0066]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。