一种水性阻尼涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂料制备领域，具体涉及一种水性阻尼涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 阻尼涂料是一种具有减振、降噪功能的高分子材料。利用高分子材料具有的粘弹 性，吸收一部分振动能，再以热的形式释放出来（即力学损耗），从而达到减小振幅，降低振 动，抑制噪声的目的。传统阻尼材料如沥青板等生产和使用过程释放出有毒有害废气、废 水，对环境、大气造成了污染。水性阻尼涂料是以水为主要溶剂，以无机物为填料，不含有毒 有机溶剂的环保材料。目前正广泛应用于工程机械、家电、飞机、轮船、汽车、火车等领域。
[0003] 目前市场上已经开发出适用于机器人喷涂的水性阻尼涂料，但由于固化后密度 小，需要进一步通过增加漆膜厚度，来获取相同面积下沥青板所贡献的阻尼效果，因此会因 涂层较厚（3~6mm左右）固化后而出现异常，如鼓泡、开裂等问题。中国专利CN104263185 A公开的一种船舶专用高分子阻尼涂料和中国专利CN104293199A公开的一种耐高温阻燃 的水性阻尼涂料，其中为确保固化后无异常，必须以30%~50%水性乳液为基础，但是，水 性乳液虽然可以使水性阻尼涂料获取环保性能，但也是造成水性阻尼涂料市场价格昂贵的 主要原因。
[0004] 多数水性阻尼涂料的原料一般含有纤维，纤维在高分子复合材料中多采用成本 高、环境污染严重的高性能纤维如碳纤维、芳纶纤维等。相比之下，木质纤维则是将天然可 再生木材处理后得到的有机纤维物质，具有价廉质轻、比强度高等优良特性，可自然降解、 可再生，对环境友好。因此具有良好的工业应用前景。
[0005]木质纤维微观结构是多孔的凹凸不平的带状弯曲，有良好的韧性和增稠抗裂性 能。研究表明，微孔结构对吸声降噪有较大贡献。外加纤维粗糙的表面，有利于降低与乳液、 填料间的摩擦耗能，由此可见，木质纤维属于良好的减振降噪材料。
[0006] 一般阻尼涂料乳液含量通常为30-50%wt，更进一步乳液含量为38-42%wt，通常 降低乳液含量会降低材料的阻尼性能，制品外观容易产生开裂、鼓泡等问题。
【发明内容】
[0007]针对以上不足，本发明提供了一种水性阻尼涂料及其制备方法，通过添加木质纤 维，乳液含量可低至10-30%wt，既解决了水性阻尼涂料在低乳液含量时，固化后漆膜外观 开裂、鼓泡的问题，同时降低了阻尼涂料成本，并且材料常温下的阻尼性能高达0.224。
[0008] 本发明采取的技术方案为：
[0009] 一种水性阻尼涂料，包括以下重量百分比的原料：
[0010]
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[0012] 所述水性乳液包括纯丙乳液、丁苯乳液、苯丙乳液中的一种或几种。
[0013] 所述木质纤维的长度为18~200μπι。木质纤维是天然可再生木材处理后得到的 有机纤维物质，具有价廉质轻、比强度高的优良特性，可自然降解、可再生，对环境友好；而 且木质纤维微观结构有利于增大与水性乳液、填料间的摩擦耗能，并可进一步改善固化后 成膜性能，增加涂膜柔韧性。此粒径范围内的木质纤维易分散，木质纤维的长度高于这一范 围则漆膜外观粗糙，低于这一范围则无法起到增大摩擦耗能与改善漆膜柔韧性的作用。
[0014]而其他部分有机大分子纤维支链较多，含有部分官能团（如聚偏二氯乙烯纤维）， 与填料结合过于紧密，漆膜强度过高，烘烤后易鼓泡；部分大分子纤维（如聚酯纤维）自身 强度高，水溶性差，无法与填料均匀分散，烘烤后易开裂。
[0015] 对于其他有机大分子纤维材料，通过化学合成所得；甚至通过进一步过化学处理 来适应工业应用。使得此类有机大分子纤维材料不够环保。
[0016] 所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、片层云母粉、石墨中的至少 两种的混合物，优选为碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、片层云母粉和石墨的混合物， 且以上各原料占无机填料总量的重量百分比为：碳酸钙10~14% ;滑石粉16~20% ;氢 氧化铝16~24% ;氢氧化镁16~24% ;片层云母粉15~21 % ;石墨9~14%。
[0017] 所述碳酸钙为重质碳酸钙；
[0018] 所述碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝的粒径均为3~8μπι，以确保涂料细腻，易分散，易 喷涂，并具有较宽温域的阻尼。
[0019] 所述分散剂为水性分散剂，所述消泡剂为水性消泡剂，水性分散剂和水性消泡剂 较为环保，且在水性乳液中分散均匀，以保证体系的稳定性。
[0020] 所述流变助剂包括蒙脱土和/或ΒΥΚ水性流变助剂，蒙脱土与ΒΥΚ水性流变助剂 复配可以使涂料达到适当的粘度与较高的触变值，适当的粘度指的是要确保喷涂顺利的同 时，防流挂。
[0021] 所述杀菌剂为杀菌剂MBS和/或杀菌剂0TW，这两种杀菌剂环保无毒、并可高效杀 菌。
[0022] 本发明还提供了上述水性阻尼涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0023] (a)无机填料预混；
[0024] (b)将配方量的乳液、水、分散剂、消泡剂混合搅拌均匀，加入配方量的木质纤维素 以同等速度搅拌10~20分钟，再加入配方量的无机填料和杀菌剂搅拌10~20分钟，最后 加入配方量的流变助剂混合搅拌均匀；
[0025] (c)过滤，出料，即可制得水性阻尼涂料。
[0026] 所述步骤（a)具体包括以下步骤：将无机填料以700~900rpm/min搅拌15~25 分钟，混合均匀备用；
[0027] 所述步骤（b)具体包括以下步骤：将配方量的乳液、7K、分散剂、消泡剂混合，以 800~1100rpm/min搅拌10~20分钟，加入配方量的木质纤维素以同等速度搅拌10~20 分钟，再加入配方量的无机填料和杀菌剂，以1400~1600rpm/min搅拌10~20分钟，最后 加入配方量的流变助剂混合搅拌均匀；
[0028] 所述步骤（b)中，整个混合过程中的温度均控制在23~27°C，若温度低于这一范 围，搅拌不均匀，固体颗粒不宜分散，若温度高于这一范围，则影响涂料的粘度。
[0029] 本发明所提供的水性阻尼涂料，通过在原料中添加木质纤维，水性乳液含量可低 至10-30%wt，既解决了水性阻尼涂料在低乳液含量时，涂料固化后漆膜外观开裂、鼓泡的 问题，同时又降低了阻尼涂料成本，并且使得水性阻尼涂料在20°C常温下的阻尼性能可高 达0. 224。此外本发明提供的制备方法简单易于操作，所用原料绿色环保，保证了产品的阻 尼性能，进一步降低了成本，提高产品的环保性能。
【具体实施方式】
[0030] 本发明所用的各种原料均可从市场上的销售厂家购买得到。
[0031] 本发明公开的水性阻尼材料，其所含原料及重量百分比如表1所示：
[0032]表1
[0033]
[0034] 实施例1
[0035] -种水性阻尼涂料，其所含原料及重量百分比如表1中实施例1所示，其中无机填 料为碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、片层云母粉和石墨的混合物。
[0036] 上述水性阻尼涂料的制备方法为：
[0037] (a)无机填料预混：将碳酸钙6. 3克、滑石粉9. 6克、氢氧化铝13. 5克、氢氧化镁 13. 5克、片层云母粉9. 0克、石墨5. 5克依次加入预混罐，800rpm/min搅拌15min，混合均勾 备用；
[0038] (b)在配方量的水性乳液中，加入配方量的水、水性分散剂和水性消泡剂， 1000rpm/min搅拌15min，混合均勾后加入木质纤维，以同样速度搅拌lOmin。之后加入45. 1 克步骤（a)制得的无机填料与杀菌剂，以1500rpm/min搅拌15min。最后加入流变助剂调节 粘度，混合均匀，上述整个过程的温度保持在25°C，过滤，出料，即得到水性阻尼涂料。
[0039] 实施例2
[0040] 一种水性阻尼涂料，其所含原料及重量百分比如表1中实施例2所示，其中无机填 料为碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、片层云母粉和石墨的混合物。
[0041] 上述水性阻尼涂料的制备方法为：
[0042] (a)无机填料预混：将碳酸钙5. 6克、滑石粉10. 5克、氢氧化铝11. 2克、氢氧化镁 11. 2克、片层云母粉10. 5克、石墨6. 3克依次加入预混罐，700rpm/min搅拌25min，混合均 匀备用；
[0043] (b)在配方量的水性乳