具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂料技术领域，具体设及一种具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 阻尼涂料是利用有机高分子材料所具有的粘弹性能，将声波的振动机械能转换为 热能耗散掉（即力学损耗），从而达到减小振幅、降低振动、抑制噪声的目的。随着人们环保 意识的增强，W水为主要分散介质的水性阻尼涂料日益受到人们的青睐，用W替代传统的 溶剂型阻尼涂料。水性阻尼涂料是W水为分散介质，W有机树脂和有机填料为成膜物，不含 任何有毒有机溶剂的绿色环保涂料。
[0003] 水性阻尼涂料的阻尼性能主要取决于涂层中高分子链段之间、高分子与填料之间 W及填料之间的相互作用，它们之间作用的强弱直接影响材料的阻尼性能。为了拓宽高聚 物的阻尼溫度，提高材料的阻尼性能和弹性模量，国内外的学者们都开展了大量的研究，对 涂料体系的树脂进行改性，归纳起来可分为S类:共聚、共混和互穿网络(IPN)。仅仅从改进 高分子材料结构阻尼性能方面对水性阻尼涂料进行研究，已经很难大幅度地提高水性阻尼 涂料的阻尼性能。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料及 其制备方法，W具有不同玻璃化转变溫度的水性树脂乳液为成膜物，并加入适量的水性涂 料高性能助剂，如通过添加定向排列助剂使片状颜填料与高分子树脂之间形成定向排列的 微观约束阻尼结构，W及添加偶联剂增强片状颜填料与高分子树脂之间的作用力来提高水 性阻尼涂料的阻尼性能，该阻尼涂料在很宽的溫域(-4(TC~6(TC)范围内具有良好的阻尼 性能，特别适合应用于我国的铁路行业。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料，包括具有W下重量份的各组分:30-60份具有不同玻璃化转变溫度的水性树脂乳液;15-40份阻尼颜填料;20-40份辅助填料;5-20份阻燃剂;5-10份防冻剂;0.5-1.0份基材润湿剂；1.0-5.0份润湿分散剂;0.5-2.0份消泡 剂；1.0-5.0份定向排列剂;0.5-3.0份偶联剂；0.5-3.0份防腐防霉剂；5-10份成膜助剂； 0.5-1.5份增稠剂;5-10份水。
[0007] 所述具有不同玻璃化转变溫度(Tg值）的水性树脂乳液为纯丙乳液、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、环氧改性丙締 酸乳液、下苯胶乳中两种W上的复配物，且固含量为40% W上、玻璃化转变溫度Tg在-40°C ~60 °C之间。
[000引所述阻尼颜填料为片状颜填料，优选云母粉、云母氧化铁和玻璃鱗片中的一种或 多种。
[0009] 所述辅助填料选自氨氧化侣、空屯、玻璃微珠、娃灰石粉、重巧、沉淀硫酸领、氨氧化 儀、立德粉和滑石粉中的一种或多种。
[0010] 所述阻尼颜填料粒度在40目到325目之间，厚度< 5皿;所述辅助填料的粒径范围 为200目-3000目。
[0011] 所述阻燃剂为无面环保阻燃剂，优选聚憐酸锭、聚氯胺聚憐酸盐和二苯基憐酸醋 中的一种或多种;所述防冻剂为丙二醇、异丙醇、丙二醇甲酸和丙二醇下酸中的一种或几种 复配物。
[0012] 所述成膜助剂为醇醋十二、二丙二醇甲酸和二丙二醇下酸中的一种。
[0013] 所述偶联剂为硅烷偶联剂、铁酸醋偶联剂和侣酸醋偶联剂中的一种，如道康宁2-6011、2-6030、2-6020、2-6040，江苏晨光偶联剂有限公司生产的〔6-101、〔6-201、〔6-203等 等。
[0014] 所述定向排列剂主要成分为醇醒缩合物、含娃醇官能团的高分子聚合物，其为关 键助剂，起到使片状颜填料沿径向定向排列的作用。
[0015] 所述基材润湿剂选自如迪高的wet260、wet270、wet280、KL245等。
[0016] -种所述的具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料的制备方法，包括W下步骤：
[0017] (1)水性混合液的配制：
[0018] 在常溫下，按照设计要求根据Fox公式将具有不同玻璃化转变溫度的水性树脂乳 液、1/2的水、1/2的消泡剂、防冻剂、基材润湿剂、润湿分散剂、防腐防霉剂、阻燃剂、定向排 列剂、偶联剂，按照重量配比混合均匀，获得水性混合液；
[0019] (2)填料加入与调漆：
[0020] 按照重量比将阻尼颜填料、辅助填料加入到（1)中分散均匀后，再加入剩余的1/2 的水，1/2的消泡剂、成膜助剂，最后加入增稠剂调节粘度，过滤包装。
[0021] 本发明从改进阻尼颜填料在涂层中的排列状态W及提高高分子树脂与填料之间 的相互作用为突破口，提高水性阻尼涂料的阻尼性能。通过引入可W控制颜填料排列状态 的定向排列剂，使涂层呈现出可W控制的微观约束阻尼结构，即通过使片状颜填料与高分 子树脂之间形成沿径向定向排列的微观约束阻尼结构，来提高水性阻尼涂料的阻尼性能， 如图1所示；同时，本发明通过加入偶联剂W增强片状颜填料与高分子树脂之间的作用力， 提高了高分子树脂与片状颜填料之间的摩擦力，从而进一步提高了水性阻尼涂料的阻尼损 耗性能。片状颜填料沿径向定向排列的结果，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质渗透的能力W及抗老化性能。
[0022] 本发明制备的水性阻尼涂料有W下特点：1)阻尼性能非常优异，不同频率下复合 损耗因数n大于〇.25;2)阻尼溫域宽泛，在-40°C~60°C范围内复合损耗因数n大于0.2,偶联 剂的添加提高了树脂与颜填料之间的相互作用，提高了体系的相容性，可W将玻璃化转变 溫度Tg相差很大的不同乳液很好的共混使用；3)耐水防腐性能优异，片状颜填料的平行定 向排列大大提高了外部腐蚀介质渗透到基材上的路径，从而提高了涂层的耐水防腐性能； 4)良好的阻燃性能，氧指数大于30;5)干湿状态下具有良好的附着力。
【附图说明】
[0023] 图1为微观约束阻尼结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面将结合具体实施例对本发明作进一步披露。
[0025] 实施例1
[0026] 本实施例的一种具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料，其主要组分按照如下重 量比例配比：纯丙乳液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目氨氧化侣15份;阻燃剂5份;防冻剂10份;基材润湿剂0.5份;润湿分散剂1.0份;消泡剂 0.5份;定向排列剂1.5份;偶联剂1.0份;防腐防霉剂0.5份;成膜助剂5份;增稠剂0.5份冰 5.0 份。
[0027] 制备本实施例的一种具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料的方法，包括W下步 骤：
[002引（1)水性混合液的配制：
[0029] 在常溫下，将纯丙乳液、娃丙乳液，2.5份的水，0.25份的消泡剂，全部防冻剂、基材 润湿剂、润湿分散剂、防腐防霉剂、阻燃剂、定向排列剂、偶联剂，按照重量配比混合均匀，获 得水性混合液；
[0030] (2)填料加入与调漆：
[0031] 按照重量比将云母粉、空屯、玻璃微珠、氨氧化侣加入到（1)中分散均匀后，再加入 2.5份水，0.25份消泡剂、成膜助剂，最后加入增稠剂调节粘度，过滤包装。
[0032] 本实施例制备的具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料的主要性能如表1所示：
[0033] 表1具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料的主要性能
[0034]
[(
[0036] 实施例2
[0037] 本实施例的一种具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料，其主要组分按照如下重 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目沉淀硫酸领5份； 阻燃剂10份;防冻剂10份;基材润湿剂0.9份;润湿分散剂2.0份;消泡剂1.0份;定向排列剂 1.5份;偶联剂1.0份;防腐防霉剂3.0份;成膜助剂6份;增稠剂0.8份，水8.0份。
[0038] 制备本实施例的一种具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料的方法，包括W下步 骤：
[0039] (1)水性混合液的配制：
[0040] 在常溫下，将醋丙乳液、苯丙乳液、聚氨醋乳液，4.0份的水，0.5份的消泡剂，全部 防冻剂、基材润湿剂、润湿分散剂、防腐防霉剂、阻燃剂、定向排列剂、偶联剂，按照重量配比 混合均匀，获得水性混合液；
[0041 ] (2)填料加入与调漆：
[0042] 按照重量比将云母粉、玻璃鱗片、重巧、娃灰石粉、滑石粉、沉淀硫酸领加入到（1) 中分散均匀后，再加入4.0份水，0.5份消泡剂、成膜助剂，最后加增稠剂调节粘度，过滤包 装。
[0043] 本实施例制备的具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料的主要性能如表2所示：
[0044] 表2具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料的主要性能
[0045]
[0046] 实施例3
[0047] 本实施例的一种具有微观约束阻尼结构的水性阻尼涂料，其主要组分按照如下重 量比例配比:环氧改性丙締酸乳液30份，醋叔乳液10份；120目云母粉5份、180目云母氧化铁 15份;325目氨氧化儀20份，1250目滑石粉5份，立德粉5份;无面环保阻燃剂10份;防冻剂10 份;润湿分散剂1.0份;基材润湿剂0.5份;消泡剂1.0份;定向排列剂2.0份;偶联剂1.0份;防 腐防霉剂2.0