本发明属于化工产品和涂料制备领域，特别涉及一种用于汽车、飞机、轮船和高速列车产生振动和噪音部位的阻尼材料制备方法。
背景技术：
：21世纪汽车用非金属材料发展趋势是：(1)汽车轻量化，达到节能降低油耗目的。(2)无有害溶剂低voc排放，无pvc和重金属,打造汽车环境友好材料。(3)车辆乘坐环境舒适化，高性能减振降噪材料开发和应用，使车内环境舒适化。汽车是汽车内外用的各种有机高分子材料，如汽车部件、橡胶、涂料、塑料、黏合剂等。由于voc的挥发造成对环境和人体的危害，目前已经引起各国汽车制造商的高度重视。国家已经制定了汽车用非金属材料voc排放标准。车辆自身轻量化可以有效地降低车辆行驶过程油耗，减少行车过程的成本，同时降低汽车尾气造成的环境污染。作为车辆轻量化，要求车辆使用材料尽可能减轻重量，满足车辆轻量化要求。汽车行驶时会产生噪声和振动，影响乘坐舒适性。衡量汽车舒适性的一个指标是nvh特性，即noise(噪声)、vibration(振动)和harshness(声振粗糙度)。为获得更加舒适的乘坐环境，控制噪音和振动主要的方法是在汽车的地板、前围、后备箱、顶棚、车门等位置使用合适的阻尼材料，以实现减振降噪的效果。固体机械零件的振动会造成机器损坏，交通工具的运行会产生有害噪声。随着现代工业的发展，这些危害正日益加剧。汽车、飞机、高速列车以及可以产生震动和噪音的部件常因振动疲劳而失效。噪声对人的危害很大，一方面噪音会造成环境污染同时给人身体带来伤害，另一方面造成机械部件损害而失效。因此，噪音和振动的控制非常重要。车内噪声控制成为汽车领域重要的研究课题之一。试验结果表明，汽车行走时产生中低频车内噪声主要通过固体途径传播，而高频车内噪声则以空气传播为主。如果能减弱或消除固体传播，则可大大降低车内噪声。阻尼减振降噪技术是有效控制振动和噪声的方法。在汽车上得到了广泛应用。互穿聚合物网络(ipn)阻尼材料，具有高的阻尼值和宽的阻尼功能区，是理想的阻尼材料。ipn阻尼机理是高聚物在交变应力作用下，大分子链段克服分子摩擦阻力产生运动需要一定的时间，其应变滞后于应力，这种由摩擦产生滞后损耗进而将机械能转变为热能的能力称为材料的阻尼能力。阻尼材料通常分为自由阻尼、束缚阻尼两种类型。束缚阻尼材料一般在阻尼材料表层再加上一层刚性阻尼材料复合而成，可以有效的将振动和噪音吸收并转化，阻尼效果较自由阻尼好，是理想的阻尼材料。与本发明最接近的现有技术是申请号为201611228732.1的中国专利，该专利阻尼层采用苯丙、纯丙、和硅丙复合而成，束缚层采用环氧树脂和聚酯，其中束缚层填料由玻纤和无机填料组成，开发环境友好的材料是今后发展方向。束缚型阻尼材料具有宽温域高阻尼特性，但是随着车辆的轻量化和环保的要求，束缚型阻尼材料还有许多工作需要进一步研究。汽车用材料轻量化、减振降噪和低voc的研究是今后几年汽车行业最具有竞争力的技术和行业发展方向。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是，提供一种具有复合束缚结构的汽车用环保阻尼材料的制备方法，达到减振降噪目的。其中核心的问题是：使用绿色环保材料，降低环境污染；采用轻质材料满足车辆轻量化要求；材料由阻尼层和束缚层组成，其底层材为阻尼层，上层为束缚层，阻尼材料总厚度为4～6mm，经固化干燥，制备具有束缚结构的阻尼片。用于汽车的车门、地板，后备箱，顶棚等位置，达到宽温域高阻尼特点。本发明中是由阻尼层和束缚层两层构成，阻尼层的基料是聚丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液和环氧树脂乳液复合制备成ipn材料，束缚层为环氧树脂和聚氨酯混合物，用喷涂方法涂覆在粘弹层表面。本发明的技术方案如下：一种环保轻量化束缚型阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：1)制作粘弹阻尼浆料：在搅拌釜中按质量比5:1～4:1～4加入水性聚丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯混合搅拌均匀制成ipn混合乳液，再加入防冻剂、消泡剂、分散剂、表面活性剂和杀菌剂，搅拌均匀；再加入无机填料云母、玻璃微珠、硅藻土、硅酸铝、轻钙、石墨、橡胶粉、针状粉、滑石粉一种或多种搅拌均匀；最后加入增稠剂和水并搅拌均一；然后用过滤器过滤，得到粘稠状粘弹阻尼浆料；2)制作粘弹阻尼层：将步骤1)制备的粘弹阻尼浆料用刮涂或用机械手喷涂制作3～4mm的片材作为粘弹阻尼层；3)制作束缚层浆料：在另一搅拌釜中按质量比3～4:1加入水性环氧树脂和聚氨酯混合搅拌均匀制成ipn混合乳液，加入防冻剂、消泡剂、分散剂、自制多功能助剂和杀菌剂，搅拌均匀；将无机填料云母、轻钙、硅藻土、硅酸铝、玻璃微珠、石墨加入上述搅拌釜中搅拌均匀；再往其中加入增稠剂和水，搅拌均一，用过滤器过滤，得到粘稠状束缚层浆料；4)制作束缚层：在步骤2)得到的粘弹阻尼层的一面喷涂1～2mm步骤3)的束缚层浆料作为束缚层，在室温干燥10分钟，在130℃干燥30分钟，得到环保轻量化束缚型阻尼材料。在步骤1)中，按质量计，由水性聚丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯混合制成的ipn混合乳液优选占总粘弹阻尼浆料的33％～45％。在步骤3)中，按质量计，由水性环氧树脂和聚氨酯混合制成的ipn混合乳液优选占总束缚层浆料的45％～50％。有益效果：本发明采用环保型材料制作阻尼材料，减少了车辆内由于化学品挥发造成的异味和环境污染。采用轻质无机填料，有效减小涂料质量，达到车辆轻量化目的。一般的阻尼材料采用自由阻尼，也就是单一的材料来进行减振降噪，使用效果较差。而束缚阻尼是在粘弹层上再加上一层束缚材料，束缚阻尼可以将机械能转变为热能直接消耗在体系内，有效降低振动或噪音的传播，阻尼效果较自由阻尼好，提高减振降噪效果，是理想的阻尼材料。具体实施方式实施例1首先，制备粘弹阻尼浆料，按质量比，聚丙烯酸乳液:聚氨酯乳液:环氧乳液为5:3:2，三者总用量为40％，轻钙21％，玻璃微珠5％，云母10％，橡胶粉5％，硅藻土5.5％，石墨6.0％，消泡剂0.7％，分散剂0.4％，防冻剂0.5％，增稠剂0.3％，自制多功能助剂3.5％，杀菌剂0.1％，水2％。制备步骤如下：a、在搅拌釜中加入水性聚丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯混合乳液，搅拌均匀，再加入防冻剂、消泡剂、分散剂、自制多功能助剂和杀菌剂，搅拌均匀。b、将无机填料云母、轻钙、硅藻土、橡胶粉、玻璃微珠、石墨加入上述搅拌釜中搅拌均匀。c、再往其中加入增稠剂和水，搅拌均一，用过滤器过滤，得到粘稠状材料。然后，将上述c制备的粘稠状材料，用刮涂或用机械手喷涂在材料表面，作为粘弹层，涂层厚度4mm。再制备束缚层浆料，按质量比，水性环氧树脂:聚氨酯＝75:25，两者总用量占45％，空心玻璃微珠5％，硅藻土15％，氢钙15.3％，针状粉5％，云母5％，消泡剂0.7％，分散剂0.4％，防冻剂0.8％，增稠剂0.3％，表面活性剂4.4％，杀菌剂0.1％，水2％，制备步骤如下：d、在搅拌釜中加入水性环氧树脂和聚氨酯混合搅拌均匀制成ipn混合乳液，加入防冻剂、消泡剂、分散剂、自制多功能助剂和杀菌剂，搅拌均匀。e、将无机填料云母、轻钙、硅藻土、硅酸铝、玻璃微珠、石墨加入上述搅拌釜中搅拌均匀。f、再往其中加入增稠剂和水，搅拌均一，用过滤器过滤，得到粘稠状浆料。最后，在制得的粘弹层阻尼片材的一面喷涂2mm厚由步骤f制备的浆料作为束缚层，在室温干燥10分钟，在130度干燥30分钟，得到具有束缚层的阻尼片。干膜密度0.80g/cm3，可用于汽车车门、后备箱、地板和顶棚等部位。实施例2按质量比，聚丙烯酸乳液:聚氨酯乳液:环氧乳液＝5:4:1，三者总用量为38％，轻钙20％、云母12％、硅酸铝10％、玻璃微珠3％，硅藻土4.0％、石墨5.0％、橡胶粉2％，消泡剂0.4％、分散剂0.5％、防冻剂0.5％、增稠剂0.2％、表面活性剂4.3％、杀菌剂0.1％、水1％。按以下步骤a～c制备粘弹阻尼浆料：a、在搅拌釜中加入水性聚丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯混合搅拌均匀制成ipn混合乳液，加入防冻剂、消泡剂、分散剂、自制多功能助剂和杀菌剂，搅拌均匀。b、将无机填料云母、轻钙、硅藻土、硅酸铝、玻璃微珠、橡胶粉、石墨加入上述搅拌釜中搅拌均匀。c、再往其中加入增稠剂和水，搅拌均一，用过滤器过滤，得到粘稠状材料。然后，将上述c制备的粘稠状材料，用刮涂或用机械手喷涂的方式制成粘弹阻尼层，厚度3mm。按质量比，水乳液环氧：聚氨酯为80：20，两者总用量占50％，空心玻璃微珠5％，硅藻土10％，轻钙15％，石墨5％，云母5％，消泡剂0.7％，分散剂0.4％，防冻剂0.5％，增稠剂0.3％，自制多功能助剂6.5％，杀菌剂0.1％，水2％。按以下步骤d～f制备束缚层浆料：d、在搅拌釜中加入水性环氧树脂和聚氨酯混合搅拌均匀制成ipn混合乳液，加入防冻剂、消泡剂、分散剂、自制多功能助剂和杀菌剂，搅拌均匀。e、将无机填料云母、轻钙、硅藻土、硅酸铝、玻璃微珠、石墨加入上述搅拌釜中搅拌均匀。f、再往其中加入增稠剂和水，搅拌均一，用过滤器过滤，得到粘稠状材料。最后，在所制备的粘弹层阻尼片材的一面喷涂2mm步骤f制备的浆料作为束缚层，在室温干燥10分钟，在130度干燥30分钟，得到具有束缚层的阻尼片。干膜密度0.78g/cm3,用于汽车车门，后备箱、地板和顶棚等部位。实施例3按质量比，聚丙烯酸乳液:聚氨酯乳液:环氧乳液＝5:2:3，三者总用量为45％，轻钙25％，云母10％，硅酸铝6.5％，硅藻土5％，石墨5％，分散剂0.5％，防冻剂0.4％，增稠剂0.2％，表面活性剂0.1％，杀菌剂0.03％，水2％。a、在搅拌釜中加入水性聚丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯混合搅拌均匀制成ipn混合乳液，加入防冻剂、消泡剂、分散剂、自制多功能助剂和杀菌剂，搅拌均匀。b、将无机填料云母、轻钙、硅藻土、硅酸铝、玻璃微珠、石墨加入上述搅拌釜中搅拌均匀。c、再往其中加入增稠剂和水，搅拌均一，用过滤器过滤，得到粘稠状材料。将上述c制备的粘稠状材料，用刮涂或用机械手喷涂，制成不同形状粘弹层阻尼片材，片材厚度4mm。束缚层制作方法及原料配比如实施例2，束缚层厚度1mm，干膜密度0.73g/cm3。实施例4按质量比，聚丙烯酸乳液:聚氨酯乳液:环氧乳液＝5:1:4，三者混合后用量为33％，滑石粉10％，硫酸钡40％，硅藻土5％，石墨5％，分散剂0.5％，防冻剂0.4％，增稠剂0.2％，自制多功能助剂4.6％，杀菌剂0.3％，水1％。阻尼层制作方法同实施例1，阻尼层厚度4mm。束缚层制作：a、将水乳液环氧、聚氨酯按质量比80：20比例混合好，二者总用量占50％，滑石粉10％，硫酸钡24.5％，石墨5％，消泡剂0.7％，分散剂0.4％，防冻剂0.5％，增稠剂0.3％，自制多功能助剂6.5％，杀菌剂0.1％，水2％。b、在搅拌釜中加入水性环氧树脂和聚氨酯混合搅拌均匀制成ipn混合乳液，加入防冻剂、消泡剂、分散剂、自制多功能助剂和杀菌剂，搅拌均匀。c、将无机填料硫酸钡、滑石粉、石墨加入上述搅拌釜中搅拌均匀。d、再往其中加入增稠剂和水，搅拌均一，用过滤器过滤，得到粘稠状液体。最后，在所述的粘弹阻尼层的一面喷涂1mm步骤d制备的稠状液体作为束缚层，在室温干燥10分钟，在130度干燥30分钟，得到具有束缚层的阻尼片,用于汽车车门、后备箱、地板和顶棚等部位。干膜密度1.12g/cm3。表1各实施例制备的材料的阻尼值试验项目实施例1实施例2实施例3实施例4阻尼值0℃0.1410.1010.1200.131阻尼值20℃0.1320.1440.0750.851阻尼值40℃0.1060.0880.1070.110分别在0、20、40度条件下对上述实施例1～4制备的阻尼材料进行阻尼测试，结果如上表1所示，可以看出，本发明制备的束缚型阻尼材料具有宽温域高阻尼的特点。实施例1～3干膜密度分别为0.8、0.78和0.73，阻尼材料干膜密度较小，是轻量化材料。由于对比例实施例4使用比重比较大的无机填料，干膜密度1.12。该涂料中没有用到玻纤或有机溶剂，对环境和人体不会造成污染和伤害，是环保涂料。当前第1页12