本发明属于阻尼涂料技术领域，具体涉及一种阻尼系数高的汽车用水性阻尼涂料。
背景技术
目前国内外阻尼涂料种类较多，但从涂料的溶剂来分主要有溶剂型和水性型两种。前者大多含有机溶剂及沥青，毒性高、挥发性大、污染环境、施工性差，现已较少使用。后者阻尼涂料以水为溶剂，具有低毒低气味、低成本、易施工、环保性，是城轨车辆用阻尼涂料的首选产品。
水性涂料以水为分散介质无毒环保，以高性能树脂为成膜物，以无机物为填料，性能优异，施工方便。现已广泛应用于机车火箭、工程机械、家用电器等。随着现代工业、交通运输、宇航事业的发展以及对环境保护的重视，阻尼材料必然日益需要，尤其是高性能环保型的阻尼材料。目前的阻尼涂料很难满足使用要求，主要存在以下缺点：有机溶剂型阻尼料，存在有机溶剂挥发污染环境的问题；汽车用水性阻尼涂料阻尼性能较低，阻尼温域较窄；阻燃性能有待提高。
在阻尼性能方面，传统阻尼涂料主要充成膜物质进行改性与填料选择入手来提高涂料的阻尼性能。其中，填料常常选用片状云母，其次是超细石墨和普通石墨。这可能是片状云母增加了填料层间聚合物的聚切形变。另外，片状云母在剪切力的作用下，有取向排列的趋势，从而增大了聚合物链与云母片间的摩擦，从而提高了阻尼性能。然而，不是所有的片状填料都能提高阻尼性能，其中片状的石墨与玻璃粉却使得阻尼性能下降。
技术实现要素：
本发明提出一种汽车用水性阻尼涂料，该阻尼涂料不仅阻尼性能好，并且力学性能好，温域较宽。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种汽车用水性阻尼涂料，按重量份数计算，包括以下原料：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液40～60份、聚乙烯醇乳液20～30份、聚醋酸乙烯乳液20～30份、改性玻璃粉50～70份、改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子4～12份、阻燃剂2～6份、防腐剂1～3份、流平剂1～3份、成膜助剂2～6份、增稠剂0.5～2份以及去离子水30～60份；所述改性玻璃粉为片状玻璃粉经过硅烷偶联剂改性得到。
优选地，所述改性玻璃粉的制备方法：
将片状玻璃粉加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至70～80℃，然后依次加入硅烷偶联剂与水搅拌均匀，反应结束后干燥即可。
优选地，所述硅烷偶联剂与所述片状玻璃粉的质量之比为1:20～25。
优选地，所述硅烷偶联剂为kh550或者kh560。
进一步，所述改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子的通过以下方法制备得到：
将纳米氮化硅粉加入到碱性硅溶胶中，调节ph至4～6之间，搅拌分散得到氮化硅悬浮分散液；将聚酰胺与硅烷偶联剂的乙醇溶液滴加到氮化硅悬浮分散液进行边搅拌边反应，反应结束后进行抽滤洗涤烘干后即可获得改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子，其中纳米氮化硅粉、碱性硅溶胶、聚酰胺、硅烷偶联剂和乙醇的质量比为6～10︰30︰1：2～3︰20。
进一步，所述硅烷偶联剂为kh550。
进一步，所述阻燃剂为液体环保阻燃剂。
进一步，所述成膜助剂选自十二碳醇酯、二丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯或者乙二醇苯醚。
本发明汽车用水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将改性玻璃粉、改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子与阻燃剂加入去离子水中进行研磨得到浆料a；
2)将苯乙烯-丙烯酸酯乳液、聚乙烯醇乳液、聚醋酸乙烯乳液、防腐剂、流平剂及成膜助剂混合搅拌均匀，得到混合乳液b；
3)将浆料a加入混合乳液b中，再加入增稠剂进行混合分散均匀，即可。
本发明的有益效果：
1、本发明的汽车用水性阻尼涂料采用苯乙烯-丙烯酸酯乳液、聚乙烯醇乳液、聚醋酸乙烯乳液不同粘弹态温度范围，来拓宽复配后的温域，-30℃～100℃，耐酸、耐盐雾能力好。储存稳定性。
2、本发明对片状玻璃粉进行改性处理，改性玻璃粉为片状玻璃粉经过硅烷偶联剂改性得到。改性玻璃粉能够很好与乳液作用，增强涂料的阻尼性能。
3、阻尼涂料中添加少量的改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子，作为辅助填料，其提高了阻尼性能的同时，与乳液配合拓宽了涂料的温域。涂料可用于使用温度较高的振动基体的振动和噪声控制，同时涂料具有良好的散热性能和防腐性能，以及能够良好保持在较高温度范围内的涂层强度。
具体实施方式
实施例1
一种汽车用水性阻尼涂料，按重量份数计算，包括以下原料：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液50份、聚乙烯醇乳液25份、聚醋酸乙烯乳液26份、改性玻璃粉60份、改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子8份、液体环保阻燃剂5份、防腐剂2份、流平剂2份、十二碳醇酯4份、增稠剂1.5份以及去离子水45份。
改性玻璃粉的制备方法：
将片状玻璃粉加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至75℃，然后依次加入kh550与水搅拌均匀，反应结束后干燥即可。kh550与片状玻璃粉的质量之比为1:20。
改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子的制备方法为：将纳米氮化硅粉加入到碱性硅溶胶中，用草酸调节ph至5之间，搅拌分散得到氮化硅悬浮分散液；将聚酰胺与硅烷偶联剂kh550的乙醇溶液滴加到氮化硅悬浮分散液进行边搅拌边反应，反应结束后进行抽滤洗涤烘干后即可获得改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子，其中纳米氮化硅粉末、碱性硅溶胶、聚酰胺、硅烷偶联剂kh550和乙醇的质量比为8︰30︰1︰2︰20。
制备方法：
1)将改性玻璃粉与阻燃剂加入去离子水中进行研磨得到浆料a；
2)将苯乙烯-丙烯酸酯乳液、聚乙烯醇乳液、聚醋酸乙烯乳液、防腐剂、流平剂及十二碳醇酯混合搅拌均匀，得到混合乳液b；
3)将浆料a加入混合乳液b中，再加入增稠剂进行混合分散均匀，即可。
实施例2
一种汽车用水性阻尼涂料，按重量份数计算，包括以下原料：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液40份、聚乙烯醇乳液30份、聚醋酸乙烯乳液20份、改性玻璃粉50份、改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子4份、液体环保阻燃剂2份、防腐剂1份、流平剂1份、二丙二醇单甲醚2份、增稠剂0.5份以及去离子水30份。
改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子的制备方法为：将纳米氮化硅粉加入到碱性硅溶胶中，用草酸调节ph至5.6之间，搅拌分散得到氮化硅悬浮分散液；将聚酰胺与硅烷偶联剂kh550的乙醇溶液滴加到氮化硅悬浮分散液进行边搅拌边反应，反应结束后进行抽滤洗涤烘干后即可获得改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子，其中纳米氮化硅粉末、碱性硅溶胶、聚酰胺、硅烷偶联剂kh550和乙醇的质量比为10︰30︰1︰3︰20。
改性玻璃粉的制备方法：
将片状玻璃粉加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至70℃，然后依次加入kh560与水搅拌均匀，反应结束后干燥即可。kh560与片状玻璃粉的质量之比为1:23。
实施例3
一种汽车用水性阻尼涂料，按重量份数计算，包括以下原料：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液60份、聚乙烯醇乳液20份、聚醋酸乙烯乳液30份、改性玻璃粉70份、改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子10份、液体环保阻燃剂5份、防腐剂3份、流平剂3份、丙二醇甲醚乙酸酯5份、增稠剂2份以及去离子水60份。
改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子的制备方法为：将纳米氮化硅粉加入到碱性硅溶胶中，用草酸调节ph至6.0之间，搅拌分散得到氮化硅悬浮分散液；将聚酰胺与硅烷偶联剂kh550的乙醇溶液滴加到氮化硅悬浮分散液进行边搅拌边反应，反应结束后进行抽滤洗涤烘干后即可获得改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子，其中纳米氮化硅粉末、碱性硅溶胶、聚酰胺、硅烷偶联剂kh550和乙醇的质量比为6︰30︰1︰3︰20。
改性玻璃粉的制备方法：
将片状玻璃粉加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至80℃，然后依次加入kh550与水搅拌均匀，反应结束后干燥即可。kh550与片状玻璃粉的质量之比为1:20～25。
实施例4
一种汽车用水性阻尼涂料，按重量份数计算，包括以下原料：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液50份、聚乙烯醇乳液27份、聚醋酸乙烯乳液30份、改性玻璃粉65份、改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子12份、液体环保阻燃剂6份、防腐剂2份、流平剂2份、乙二醇苯醚6份、增稠剂2份以及去离子水60份。
改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子的制备方法为：将纳米氮化硅粉加入到碱性硅溶胶中，用草酸调节ph至4.2之间，搅拌分散得到氮化硅悬浮分散液；将聚酰胺与硅烷偶联剂kh550的乙醇溶液滴加到氮化硅悬浮分散液进行边搅拌边反应，反应结束后进行抽滤洗涤烘干后即可获得改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子，其中纳米氮化硅粉末、碱性硅溶胶、聚酰胺、硅烷偶联剂kh550和乙醇的质量比为6︰30︰1︰3︰20。
改性玻璃粉的制备方法：
将片状玻璃粉加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至73℃，然后依次加入kh560与水搅拌均匀，反应结束后干燥即可。kh560与片状玻璃粉的质量之比为1:23。
试验例
对照例1：一种汽车用水性阻尼涂料，按重量份数计算，包括以下原料：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液50份、聚乙烯醇乳液25份、聚醋酸乙烯乳液26份、片状云母60份、改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子8份、液体环保阻燃剂5份、防腐剂2份、流平剂2份、十二碳醇酯4份、增稠剂1.5份以及去离子水45份。
对照例2：一种汽车用水性阻尼涂料，按重量份数计算，包括以下原料：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液50份、聚乙烯醇乳液25份、聚醋酸乙烯乳液26份、玻璃粉60份、改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子8份、液体环保阻燃剂5份、防腐剂2份、流平剂2份、十二碳醇酯4份、增稠剂1.5份以及去离子水45份。
将实施例1-4的汽车用水性阻尼涂料及对照例1-2的汽车用水性阻尼涂料涂装在汽车用的0.8mm冷轧钢板上，在经过130℃、30min加热干燥后，要求不能产生皲裂，缝隙，针眼等涂膜缺陷。
在尺寸为20＊200＊1.0mm的汽车用冷轧钢板上，使用无气涂装机对将实施例1-4的汽车用水性阻尼涂料及对照例1-2的汽车用水性阻尼涂料做成最好状态的干燥膜，并进行130℃、30min加热干燥后，制作成能够减振性试验的试验片。分别测量20℃，40℃，60℃时阻尼，结果见表1。其阻尼值越大说明减振效果越好，0.05以上就可说具有减振效果。
表1汽车用水性阻尼涂料不同温度的阻尼效果
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。