专利名称：矿棉吸音板表面防护剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子涂料领域，特别涉及由无机纳米级水滑石-有机烷氧基硅烷杂化有机聚乙烯吡咯烷酮高分子制备的矿棉装饰吸音板表面防护剂及其制备方法。
为了减少或降低推土机和油压铁铲机等建设工程机械产生的噪音对环境的污染和人体的伤害，目前，国外这类机械装有由编织玻璃棉制成的吸音板，为了在高温、高湿条件下仍维持其吸声性能，在玻璃棉表面涂上有机氟涂料作为防水防油剂(吸音材料，1999年日本公开特许公报，平11-202872号)。随着社会的发展，时下建筑楼房装修也广泛使用了吸音板，以获得良好的生活和工作环境。由于使用量与日俱增，所以，生产厂商提供了大量价格较便宜的矿棉吸音板以供客户使用。但是矿棉板易吸湿和本身颜色与内墙颜色反差较大，因此这种吸声板通常涂上附着力和遮盖力很好的白色丙烯酸乳胶漆，尽管如此，仍然存在有防水、防潮性不够理想和机械强度耐磨性较差，特别是被色素污染后很难除掉颜色等缺点。
1986年美国专利US 4571365公报，甲基三甲氧基硅烷中加入碱性醋酸铝在水-醇中水解缩合能制得透明耐磨的涂料。1992年美国专利US5115023公报有机烷氧基硅烷在有能成膜的有机高分子存在下酸水解，也能制备耐磨性很好的硅烷涂料。在《化学通报》2000年5期20-24页，“阴离子型层柱材料LDHs研究进展”一文中指出，在高分子材料中应用HLDs能优化抗老化性能，改善力学性能，提高阻隔性能，防尘性能等；用于建筑涂料避免生成霉菌。
本发明的目的在于克服矿棉吸音板的上述缺点，提供一种能提高吸音板表面机械强度，防水性和防污染性等性能价格比高的矿棉吸音板表面防护剂及其制备方法。
本发明的技术方案主要是通过有机烷氧基硅烷，在聚乙烯吡咯烷酮水-醇溶液中加入水滑石类层柱材料LDHs进行酸催化水解，制成无机水滑石-有机烷氧基硅烷杂化有机聚乙烯吡咯烷酮高分子来实现的。
本发明的矿棉吸声板表面防护剂，以重量百分比计组成和含量为有机烷氧基硅烷 30-40％聚乙烯吡咯烷酮 1.0-2.0％水滑石类层柱材料0.4-1.0％水解催化剂 0.1-0.4％
甲醛 0.2-0.5％偶联剂 0.4-1.0％有机溶剂 38-46％去离子水 18-22％。
所述的有机烷氧基硅烷是甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷或它们的混合物等，其均为工业产品。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为30万-100万的工业产品。
所述的水滑石类层柱材料是纳米级颗粒阴离子型层柱材料LDHs，其是江苏宜兴助剂化工厂产品。
所述的水解催化剂是三氟乙酸、全氟辛酸或它们的混合物等。
所述的甲醛浓度是37％。
所述的偶联剂是有机酸锆铝偶联剂LY-M或LY-F；有机酸锆铝偶联剂LY-M和LY-F是辽宁本溪市生化厂产品。
有机溶剂是乙醇和异丙醇等。
本发明的矿棉吸声板表面防护剂的制备方法，以重量百分比计将聚乙烯吡咯烷酮1.0-2.0％、水滑石类层柱材料0.4-1.0％、甲醛0.2-0.5％、有机溶剂和去离子水18-22％加入到反应斧里，加热到70-80℃，搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解；温降至30-40℃，再加入有机烷氧基硅烷30-40％、偶联剂0.4-1.0％和水解催化剂0.1-0.4％，维持温度30-40℃，搅拌，再用有机溶剂稀释，便制成矿棉吸声板表面防护剂。
所述的有机溶剂的加入量为防护剂总量的38-46％。
本发明在改变传统的有机烷氧基硅烷酸水解缩合反应配方时着重采用纳米级水滑石类层柱材料LDHs杂化技术，获得用作矿棉吸音板表面的涂料，不但具有高效的表面防潮性，防污染性和耐湿擦等性能，还新发现具有很好的防色素污染性能。
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
防护剂性能测试
上述各实施例和比较例制备的矿棉吸音板防护剂，分别涂覆在已涂覆有白色丙烯酸乳胶漆的矿棉板表面上，在150℃烘箱干燥5分钟。空气中放置24小时后，进行性能测定。
1.吸水率参照国家标准GB9966.3-88方法。矿棉板大小15×15厘米。表面和四周先涂覆丙烯酸乳胶漆，在150℃干燥5分钟。冷却后涂覆防护剂，同样在150℃干燥5分钟。放置2天后，周围和底面涂上石蜡。倒置涂覆面在水里，浸泡2小时。取出用干毛巾擦干表面水份，立即用电子分析天平称量和计算。
2.耐湿擦 在涂覆有防护剂的吸音板表面上，滴上一定量的自来水，用玻璃杯盖上。放置2小时和10小时，倒干水份后，用手指在置水过地方来回尽力磨擦50次，约30秒。目视观察手指皮层有否粘附白色(粉)和表面状态变化。优表示无变化，耐湿擦，差表示有痕迹白物附于手指皮层，即不耐湿擦。
3.防污染性用食用酱油，蓝墨水，红茶，咖啡豆粉和过滤嘴香烟草，各2克在18克热水中煮沸3分钟，冷却过滤，分别得到红茶水，咖啡水和烟草水。分别滴在涂覆表面层上。室温空气中放置干固(2-3小时)。蓝墨水污染时间分别为15分钟和30分钟。然后用水擦洗，目视观察外观。优表示色迹全部洗掉，恢复原状。良表示有痕迹。差表示有色迹。污染表示色迹扩散，无法擦洗掉。
上述防护剂同时间测试比较结果列于表1。
结果说明本发明的矿棉吸音板表面防护剂具有很好的防水性和防污染性，尤其含有纳米级颗粒层柱材料的防护剂的防污染能力最为明显，吸水率低于1％。因此，本发明防护剂处理过的矿棉吸音板，在高温高湿环境下使用，同样具有很好的吸音能力。
表1矿棉吸音板表面用防护剂处理后的性能测试结果
权利要求
1.一种矿棉吸声板表面防护剂，其特征在于以重量百分比计的组成和含量为有机烷氧基硅烷 30-40％聚乙烯吡咯烷酮 1.0-2.0％水滑石类层柱材料 0.4-1.0％水解催化剂 0.1-0.4％甲醛 0.2-0.5％偶联剂 0.4-1.0％有机溶剂 38-46％去离子水 18-22％。
2.如权利要求1所述的矿棉吸声板表面防护剂，其特征在于所述的有机烷氧基硅烷是甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷或它们的混合物。
3.如权利要求1所述的矿棉吸声板表面防护剂，其特征在于所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为30万-100万。
4.如权利要求1所述的矿棉吸声板表面防护剂，其特征在于所述的水滑石类层柱材料是纳米级颗粒阴离子型层柱材料LDHs。
5.如权利要求1所述的矿棉吸声板表面防护剂，其特征在于所述的水解催化剂是三氟乙酸、全氟辛酸或它们的混合物。
6.如权利要求1所述的矿棉吸声板表面防护剂，其特征在于所述的偶联剂是有机酸锆铝偶联剂LY-M或LY-F。
7.如权利要求1所述的矿棉吸声板表面防护剂，其特征在于有机溶剂是乙醇和异丙醇。
8.如权利要求1-7所述的矿棉吸声板表面防护剂的制备方法，其特征在于以重量百分比计将聚乙烯吡咯烷酮1.0-2.0％、水滑石类层柱材料0.4-1.0％、甲醛0.2-0.5％、有机溶剂和去离子水18-22％加入到反应斧里，加热到70-80℃，搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解；温降至30-40℃，再加入有机烷氧基硅烷30-40％、偶联剂0.4-1.0％和水解催化剂0.1-0.4％，维持温度30-40℃，搅拌，再用有机溶剂稀释，便制成矿棉吸声板表面防护剂。
9.如权利要求8所述的矿棉吸声板表面防护剂的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂的加入量为防护剂总量的38-46％。
10.如权利要求9所述的矿棉吸声板表面防护剂的制备方法，其特征在于所述的水滑石类层柱材料是纳米级颗粒阴离子型层柱材料LDHs。
全文摘要
本发明属于高分子涂料领域,特别涉及矿棉装饰吸音板表面防护剂及其制备方法。将聚乙烯吡咯烷酮、水滑石类层柱材料、甲醛、有机溶剂和去离子水加入到反应釜里,加热到70－80℃,搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解;温降至30－40℃,再加入有机烷氧基硅烷、偶联剂和水解催化剂,维持温度30－40℃,搅拌,再用有机溶剂稀释,便制成矿棉吸声板表面防护剂。本发明矿棉装饰吸音板防护剂,具有高效的表面防潮性,防污染性和耐湿擦等性能。
文档编号C09D139/06GK1386810SQ0111819
公开日2002年12月25日 申请日期2001年5月21日 优先权日2001年5月21日
发明者杨亚君, 曾繁杰, 刘必前, 江雷 申请人:中国科学院化学研究所