喷头、约束阻尼涂层结构及其制备方法与流程

本公开涉及一种喷头、约束阻尼涂层结构及其制备方法。

背景技术：

阻尼材料是将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料，主要用于振动和噪声控制，广泛应用于汽车、火车、轮船、飞机、工程机械和家用电器等领域。

水性阻尼涂料以水为分散介质，voc含量很低，安全环保，应用范围日益广泛。现有技术一般在水性阻尼涂料表面另行喷涂约束层，以避免阻尼层产生拉延变形，但这样制备的约束阻尼结构的阻尼性能较低，而且需要增加作业工序，延长制造时间。

技术实现要素：

本公开的一个目的是提供一种用于制备约束阻尼涂层结构的喷头。

本公开的另一个目的是提供一种制备约束阻尼涂层结构的方法及所制备的约束阻尼涂层结构，以解决现有技术中作业工序繁琐，制造时间长，产品阻尼性能低的问题。

为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种用于制备约束阻尼涂层结构的喷头，其特征在于，包括：储料仓，所述储料仓开设有水性阻尼涂料入口、预浸料入口和喷嘴，所述储料仓内在所述预浸料入口与所述喷嘴之间设置有导向件，以导向预浸料进入所述储料仓并沿所述喷嘴的一侧壁向外运动。

可选地，所述喷嘴具有靠近基材的第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁，所述导向件设置在所述预浸料入口与所述喷嘴的第二侧壁之间，以导向所述预浸料进入所述储料仓并沿所述喷嘴的第二侧壁向外运动。

可选地，所述导向件为导向轮。

可选地，所述导向轮包括第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮具有锯齿形表面，所述第二导向轮具有光滑表面。

可选地，所述喷嘴处设置有切断装置。

本公开第二方面：提供一种制备约束阻尼涂层结构的方法，所述约束阻尼涂层结构包括水性阻尼涂料层和覆盖于所述水性阻尼涂料层表面的预浸料约束层，该方法包括：采用本公开第一方面所述的喷头，将水性阻尼涂料由所述水性阻尼涂料入口注入所述储料仓，并将预浸料由所述预浸料入口经所述导向件送入所述储料仓，在加压条件下，所述水性阻尼涂料与所述预浸料接触并带动所述预浸料由所述喷嘴喷出，得到约束阻尼涂层结构。

可选地，该方法包括：在加压条件下，所述水性阻尼涂料与所述预浸料接触并带动所述预浸料由所述喷嘴喷至基材上，得到覆于所述基材上的约束阻尼涂层结构，且所述约束阻尼涂层结构中的水性阻尼涂料层与所述基材接触。

可选地，所述水性阻尼涂料为丙烯酸树脂和/或聚氨酯。

可选地，所述预浸料包括连续纤维和浸渍在所述连续纤维上的树脂，所述连续纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或天然纤维，或者它们中的两种或三种的组合；所述树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基树脂，或者它们中的两种或三种的组合。

可选地，所述加压条件包括：压力为15～20mpa。

可选地，该方法还包括将所述预浸料经所述切断装置切断的步骤。

本公开第三方面：提供本公开第二方面所述的方法制备得到的约束阻尼涂层结构。

通过上述技术方案，本公开采用特殊的喷头，能够一步制备得到以预浸料为约束层、以水性阻尼涂料为阻尼层的约束阻尼涂层结构，不影响产线生产节拍，且阻尼材料的用量更少，制造成本低，所得产品的阻尼性能得到提升。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1和图2本公开提供的制备约束阻尼涂层结构的喷头的结构示意图。

图3是本公开提供的约束阻尼涂层结构覆于基材上时的结构示意图。

附图标记说明

1储料仓2水性阻尼涂料入口

3预浸料入口4喷嘴

5第一导向轮6第二导向轮

7切断装置8预浸料约束层

9水性阻尼涂料层10基材

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指设备实际工作时的上和下，“内、外”是针对设备本身的轮廓而言的。

本公开第一方面：提供一种用于制备约束阻尼涂层结构的喷头，参考图1和图2，包括：储料仓1，所述储料仓1开设有水性阻尼涂料入口2、预浸料入口3和喷嘴4，所述储料仓1内在所述预浸料入口3与所述喷嘴4之间设置有导向件，以导向预浸料进入所述储料仓1并沿所述喷嘴4的一侧壁向外运动。

本公开的喷头具有水性阻尼涂料入口和预浸料入口，两种材料同步注入储料仓，二者接触后形成为水性阻尼涂料附着在预浸料表面的结构，再由喷嘴喷出，可一步制备得到以预浸料为约束层、以水性阻尼涂料为阻尼层的约束阻尼涂层结构。

根据本公开，为了在制备过程中有利于物料的喷出，所述水性阻尼涂料入口2和喷嘴3一般开设在所述储料仓1的相对的两端，例如，参考图1，所述水性阻尼涂料入口2可以开设在所述储料仓1的上端，所述喷嘴3可以开设在所述储料仓1的下端。所述预浸料入口3可以开设在所述储料仓1的侧壁上，进一步开设在靠近所述喷嘴4的所述储料仓1的侧壁上，这样，预浸料由所述预浸料入口3进入储料仓1并在导向件的导向作用下向喷嘴4运动，进而沿所述喷嘴4的一侧壁向外运动。预浸料沿喷嘴4的一侧壁向外运动是指，当所述预浸料进入储料仓1后，与水性阻尼涂料发生接触，为了使二者形成水性阻尼涂料附着在预浸料表面(而非二者混合)的结构，所述预浸料沿喷嘴4的一侧壁贴壁向外运动，仅一侧与水性阻尼涂料接触，即在喷嘴4中形成一侧是预浸料、另一侧是水性阻尼涂料的位置关系，直到与水性阻尼涂料同时喷出喷嘴4，得到所述结构的约束阻尼涂层产品。

在本公开的一种可选的实施方式中，为了使所喷出的约束阻尼涂层结构中的水性阻尼涂料层覆于基材上(即水性阻尼涂料层与基材接触)，可以在倾斜情况下使用本公开的喷头。这时，所述喷嘴4具有靠近基材的第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁，所述导向件设置在所述预浸料入口3与所述喷嘴4的第二侧壁之间，以导向所述预浸料进入所述储料仓1并沿所述喷嘴4的第二侧壁向外运动。这样，预浸料沿远离基材的一侧壁(即第二侧壁)喷出，从而确保水性阻尼涂料首先接触基材，得到所述结构的约束阻尼涂层产品。在本公开的其他实施方式中，所述喷头也可以在竖直或水平情况下使用，这时，只需令喷头或基材在移动方向上满足使水性阻尼涂料首先接触基材的目的即可。

根据本公开，所述导向件可以为导向轮。所述导向轮可由电机驱动，也可以为无外力驱动，而是在制备过程中产生的力的作用下(例如在压力作用下)发生从动。

进一步地，所述导向轮的数量可以根据实际需要进行调整。例如，在本公开的一种可选的实施方式中，所述导向轮可以包括第一导向轮5和第二导向轮6，所述第一导向轮5靠近所述预浸料入口3，所述第二导向轮6靠近所述第二喷嘴4，从而确保预浸料在两个导向轮的导向作用下向喷嘴4移动。更进一步地，所述第一导向轮5可以具有锯齿形表面，以增加预浸料与水性阻尼涂料之间的连接强度，优化产品性能；所述第二导向轮6可以具有光滑表面，也可以进一步具有锯齿形表面。在本公开的其他实施方式中，所述导向轮的数量也可以为3个或更多。

根据本公开，所述喷嘴3处还可以设置有切断装置7，用于在制备完成后将预浸料切断。所述切断装置7可以为切刀或能够实现上述目的的任意装置，其可设置在所述喷嘴4的一侧壁上，进一步设置在所述预浸料喷出的那一侧的喷嘴4的侧壁上。

本公开第二方面：提供一种制备约束阻尼涂层结构的方法。所述约束阻尼涂层结构包括水性阻尼涂料层9和覆盖于所述水性阻尼涂料层9表面的预浸料约束层8，参考图3。该方法包括：采用本公开第一方面所述的喷头，将预浸料由所述预浸料入口3经所述导向件送入所述储料仓3，并将水性阻尼涂料由所述水性阻尼涂料入口2注入所述储料仓3，在加压条件下，所述水性阻尼涂料与所述预浸料接触并带动所述预浸料由所述喷嘴4喷出，得到约束阻尼涂层结构。

采用本公开第一方面的喷头，将预浸料由所述预浸料入口3引入所述储料仓1，并将水性阻尼涂料由所述水性阻尼涂料入口2注入所述储料仓1，在加压条件下，水性阻尼涂料向喷嘴4运动过程中与预浸料接触，二者同时(且预浸料沿喷嘴4的一侧壁)向外运动，最终由喷嘴4喷出，一步制备得到以预浸料为约束层、以水性阻尼涂料为阻尼层的约束阻尼涂层结构。

进一步地，为了使得所喷出的约束阻尼涂层结构中的水性阻尼涂料层覆于基材上，该方法包括：在加压条件下，所述水性阻尼涂料与所述预浸料接触并带动所述预浸料由所述喷嘴4喷至基材上，得到覆于所述基材上的约束阻尼涂层结构，且所述约束阻尼涂层结构中的水性阻尼涂料层与所述基材接触。采用本公开的喷头朝基材进行喷射时，喷嘴4与基材之间的距离可以为10～20cm。

根据本公开，所述水性阻尼涂料可以为本领域的常规种类，本公开对其没有特殊的限制，例如，所述水性阻尼涂料可以为丙烯酸树脂和/或聚氨酯。

根据本公开，所述预浸料包括连续纤维和浸渍在所述连续纤维上的树脂。所述连续纤维可以为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或天然纤维(例如植物纤维和动物纤维等)，或者它们中的两种或三种的组合，所述连续纤维的纤维形式可以为单向带或编织布。所述树脂可以为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基树脂，或者它们中的两种或三种的组合。所述预浸料可以为商购得到，也可以采用现有技术的方法制备得到。

根据本公开，所述加压条件可以包括：压力为15～20mpa。

根据本公开，喷射作业结束时，可停止加压，同时将预浸料切断，得到覆于基材上的约束阻尼涂层结构，完成该作业工序。因此，该方法还可以包括将所述预浸料经所述切断装置7切断的步骤。之后，所述喷头可以移动至下一喷射作业区域，打开切断装置并重新开始新一轮喷射工作。

本公开的方法不影响产线生产节拍，且在同等性能要求下阻尼材料的用量更少，制造成本低。

本公开第三方面：提供本公开第二方面所述的方法制备得到的约束阻尼涂层结构，其覆于基材上时的示意图参考图3，预浸料形成的预浸料约束层8覆盖于水性阻尼材料形成的水性阻尼涂料层9的表面，水性阻尼涂料层9覆盖于基材10表面。本公开的约束阻尼涂层结构具有更优异的阻尼性能。

以下通过实施例进一步说明本公开，但不用于限制本公开。

实施例中采用的预浸料是由乙烯基树脂浸渍在玻璃纤维上得到的，乙烯基树脂购自公司亚什兰公司，商品号为hetron922，玻璃纤维购自泰山玻璃纤维有限公司，商品号为t949qz，水性阻尼涂料购自江苏同盟公司，材料代号为sx-l02。

实施例和对比例中，水性阻尼涂料层的阻尼性能依据阻尼因子进行评价，采用动态粘弹谱仪仪器、依据《声学材料阻尼性能的弯曲共振测试方法(gb/t16406-1996)》进行检测。

实施例

采用如图1-2所示的喷头，将预浸料从预浸料入口3引入储料仓1，并将水性阻尼涂料由水性阻尼涂料入口2注入储料仓1，在压力为16mpa的条件下，水性阻尼涂料与预浸料接触并带动所述预浸料由喷嘴4喷在基材上，。喷射完成后，停止加压，切断装置7将预浸料切断，一步制备得到如图3所示的覆于基材上的约束阻尼涂层结构，水性阻尼涂料层的厚度为2.5mm，预浸料约束层的厚度0.5mm，检测水性阻尼涂料层的阻尼因子为0.43。

对比例1

采用仅具有一个入口的喷头，将水性阻尼涂料注入该喷头中，在压力为16mpa的条件下，喷射至基材表面，得到覆于基材上的水性阻尼涂料层，其厚度为4mm，检测其阻尼因子为0.28。

对比例2

采用仅具有一个入口的喷头，将水性阻尼涂料注入该喷头中，在压力为16mpa的条件下，喷射至基材表面，得到覆于基材上的水性阻尼涂料层，其厚度为2.5mm，然后再将预浸料铺覆至水性阻尼涂料层表面，预浸料厚度0.5mm，得到覆于基材上的约束阻尼结构。检测水性阻尼涂料层的阻尼因子为0.37。本对比例采用两步工序，作业工序繁琐，制造时间长，并且两种材料界面性能较弱影响阻尼效果。

由实施例和对比例的对比可见，采用本公开的方法制备得到的约束阻尼涂层结构的阻尼性能得到提升，且厚度比仅喷射阻尼涂料得到的水性阻尼涂料层更薄，说明材料用量更少。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。