一种轻质低密度水性阻尼涂料及其复合阻尼涂层系统的制作方法

本发明涉及阻尼涂料领域，具体涉及一种轻质低密度水性阻尼涂料及其复合阻尼涂层系统。

背景技术：

1、水性阻尼涂料是一种具有消音、隔声、减振、隔热等功能的特种涂料。可广泛应用于飞机、船舶、轨道交通和各种机械的减振降噪中。因为施工简单，可直接喷涂或刮涂在钢铁、铝板、铜皮等金属基材表面和众多复合材料的表面，具有附着力好、耐候性能好、水性环保的特点。可满足隔音、减振的要求。因此，其一直作为高铁列车等轨交车辆上减振降噪的首选材料。

2、轻量化是现代轨道车辆设计的重要目标。一方面，轻量化减轻了车辆自重，节约了原材料、降低了制造成本；另一方面，轻量化减少了车辆的牵引力和制动力、实现了节能降耗，并有效地减少了线路的负荷、节约了人工及维修费用。可见，轻量化具有重大而长远的经济效益。水性阻尼涂料一般涂膜密度在1.5g/cm3～1.7g/cm3，涂膜厚度在3mm～4mm，其虽不像钢铁密度那么大，但在轨道交通车辆上使用量也较大，因此，水性阻尼涂料的轻质化(低密度)对于轨道车辆的轻量化也具有相当重要的意义。

3、我国幅员辽阔，纬度跨度大，南北气候相差巨大，再加上我国地形复杂多变，山区、平原、丘陵纵横交错。因此，高铁等轨道交通工具在旅途中从南到北可能经历巨大温度变化。在北方一些极端寒冷的地方，其对于列车冬天的保温性能也提出了很高要求。

4、目前现阶段水性阻尼涂料的专利和研究都主要集中在解决阻尼性能问题上，如专利cn109705685b，其通过利用各乳液的优势，用交联剂形成网络互穿结构，解决了阻尼温域窄的问题，其还是采用常规阻尼填料，颜基比很高，涂膜的密度很大。如专利cn103555116b，其做出来的阻尼涂料密度很低，但其本质还是一种溶剂型涂料，对环境危害很大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种轻质低密度水性阻尼涂料及其复合阻尼涂层系统，在基材上依次涂覆底漆、自制轻质低密度水性阻尼涂料以及自制防腐保温涂料，主要用于各类汽车底盘里外、高速列车、飞机、船舶、轨道交通等领域，起到减振降噪和保温的作用，同时相比传统的阻尼涂层带来的轻量化作用显著。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种轻质低密度水性阻尼涂料，按重量份包括如下组分：

4、去离子水0～5份，核壳结构丙烯酸乳液25～35份，ph调节剂0.1～0.5份，分散剂0.5～2份，润湿剂0.1～0.5份，防腐防霉剂0.1～1份，消泡剂0.1～0.5份，防冻剂0.5～1.5份，成膜助剂1～3份，增稠剂0.3～1份，轻质填料0.3～5份，无机填料30～60份，阻燃剂5～20份。

5、作为本发明的进一步方案，所述核壳结构丙烯酸乳液为两种不同tg的核壳结构丙烯酸乳液按照不同比例进行共混得到的混合乳液。选择的两种核壳结构丙烯酸乳液tg分别为-10℃、50℃。

6、作为本发明的进一步方案，所述ph调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

7、作为本发明的进一步方案，所述分散剂为5040、byk190、ca2500、tego 755w、tego760w中的一种。

8、作为本发明的进一步方案，所述湿润剂为tego 4100、byk 349中的一种。

9、作为本发明的进一步方案，所述防腐剂为亚硝酸钠、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、五氯苯酚钠、2，4，5，6-四氯间苯二腈和2-(4-噻唑基)苯并咪唑中的一种或几种。

10、作为本发明的进一步方案，所述消泡剂为ag i tan 765、tego 810、tego 901w、tego 902w中的一种。

11、作为本发明的进一步方案，所述防冻剂为丙二醇。

12、作为本发明的进一步方案，所述成膜助剂为二丙二醇单丁醚、十二碳醇酯、丙二醇甲醚和己二醇丁醚醋酸酯中的一种或几种。

13、作为本发明的进一步方案，所述增稠剂为羟乙基纤维素、圣诺普科660t、海明斯wt102、海明斯wt105a中的一种或几种，增稠剂需要提前预溶解或稀释。

14、作为本发明的进一步方案，所述无机填料为云母粉、轻钙、木质纤维、重钙中的一种或几种。其中云母粉为绢云母粉，选择粒径为32目、60目、80目、100目、200目中的一种或两种。轻钙选择粒径为200目、400目、600目、800目、1250目中的一种。重钙选择粒径为200目、400目、600目、800目、1250目中的一种。木质纤维选择纤维长度为0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm中的一种或两种。

15、作为本发明的进一步方案，所述阻燃剂为氢氧化铝、聚磷酸铵、次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺多聚磷酸盐中的一种或几种。氢氧化铝选择粒径为400目、800目、1250目中的一种。聚磷酸铵为ⅱ型聚磷酸铵，其和次磷酸铝都是经过疏水改性的阻燃剂，粒径控制在10μm以内。三聚氰胺多聚磷酸盐的粒径控制在20μm以内。

16、作为本发明的进一步方案，所述轻质填料为空心玻璃微珠、已膨胀发泡微球和气凝胶中的一种，其中空心玻璃微珠和已膨胀发泡微球的粒径为300目和600目中的一种。

17、第二方面，本发明还提供了一种轻质低密度水性阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：

18、将一定量的去离子水和核壳结构丙烯酸混合阻尼乳液加入到高速搅拌机中，打开搅拌桨混合均匀；

19、依次加入ph调节剂、分散剂、润湿剂、防腐防霉剂和部分消泡剂，搅拌分散5min；

20、在搅拌过程缓慢加入轻质填料，继续搅拌10min，接着依次加入无机填料和阻燃剂，继续搅拌40min；

21、依次加入防冻剂、成膜助剂、增稠剂和剩余消泡剂，继续搅拌2min，即得所需轻质低密度水性阻尼涂料。

22、第三方面，本发明还提供了一种水性防腐保温涂料，按重量份包括如下组分：

23、去离子水0～5份，有机硅改性丙烯酸乳液5～20份，改性硅溶胶10～30，ph调节剂0.1～0.5份，分散剂0.5～2份，润湿剂0.1～0.5份，防腐防霉剂0.1～1份，消泡剂0.1～0.5份，防冻剂1～5份，成膜助剂1～3份，增稠剂0.5～1份、气溶胶5～15份、短切玻璃纤维1～3份、玻璃粉5～20份、阻燃剂10～30份。

24、作为本发明的进一步方案，所述ph调节剂为二甲基乙醇胺。

25、作为本发明的进一步方案，所述改性硅溶胶为锆改性硅溶胶，将金属锆改性至硅酸盐内部形成硅-锆键，极大的提高了整个涂料的耐水性、耐腐蚀性。

26、作为本发明的进一步方案，所述分散剂为tego 755w、tego 760w、明凌495中的一种。

27、作为本发明的进一步方案，所述湿润剂为tego 4100、byk 349中的一种。

28、作为本发明的进一步方案，所述防腐剂为cm it:mi t＝3:1。

29、作为本发明的进一步方案，所述消泡剂为agi tan 765、tego 810、tego 901w、tego 902w中的一种。

30、作为本发明的进一步方案，所述防冻剂为丙二醇。

31、作为本发明的进一步方案，所述成膜助剂为二丙二醇单丁醚、十二碳醇酯、丙二醇甲醚和己二醇丁醚醋酸酯中的一种或几种。

32、作为本发明的进一步方案，所述增稠剂为羟乙基纤维素、海明斯wt102、海明斯wt105a中的一种或几种，增稠剂需要提前预溶解或稀释。

33、作为本发明的进一步方案，所述短切玻璃纤维选择纤维长度为3mm的短切玻璃纤维。

34、作为本发明的进一步方案，所述玻璃粉为熔点≤500℃的低熔点玻璃粉。

35、作为本发明的进一步方案，所述阻燃剂为氢氧化铝、聚磷酸铵、次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺多聚磷酸盐中的一种或几种。氢氧化铝选择粒径为400目、800目、1250目中的一种。聚磷酸铵为ⅱ型聚磷酸铵，其和次磷酸铝都是经过疏水改性的阻燃剂，粒径控制在10μm以内。三聚氰胺多聚磷酸盐的粒径控制在20μm以内。

36、作为本发明的进一步方案，水性防腐保温涂料的制备方法，包括以下步骤：

37、将去离子水和有机硅改性丙烯酸乳液加入到高速搅拌机中，打开搅拌桨，缓慢加入改性硅溶胶；然后依次加入二甲基乙醇胺、分散剂、润湿剂、防腐防霉剂、部分消泡剂，搅拌分散5min；然后在搅拌过程缓慢加入气凝胶，高速搅拌20min；然后依次加入短切玻璃纤维、玻璃粉和阻燃剂，继续搅拌50min；最后依次加入防冻剂、成膜助剂、增稠剂和剩余消泡剂，继续搅拌2min，即得所需水性防腐保温涂料。

38、以上两种涂料搭配组成了一种复合阻尼涂层系统，包括依次在基材上涂覆底漆、自制轻质低密度水性阻尼涂料和自制水性防腐保温涂料，其中，底漆厚度在20μm～40μm，采用常规的空气喷涂设备涂覆，轻质低密度水性阻尼涂料厚度在2mm～3mm，使用graco高压无气喷涂设备涂覆，水性防腐保温涂料厚度在1mm～1.5mm，使用graco高压无气喷涂设备涂覆。

39、与现有技术相比，本发明的一种轻质低密度水性阻尼涂料及其复合阻尼涂层系统具有以下有益效果：

40、不仅可以达到减振降噪，防腐抗冲击；同时，能够在极端寒冷的地域提供保温支持。达到阻尼、减重和保温三重效果，使阻尼涂料的环境友好性、高效性能、功能多样性和施工性能得到了稳定性的改进，满足不同行业领域对阻尼材料的需求，推动其在实际生活中的广泛推广和应用防腐保温涂料。