本发明属于涂料的
技术领域：
，涉及一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料及其制备方法。
背景技术：
：阻尼涂料是利用有机高分子材料所具有的粘弹性能，将声波的振动机械能转换为热能耗散掉(即力学损耗)，从而达到减小振幅、降低振动、抑制噪声的目的。传统阻尼材料如沥青板等生产和使用过程释放出有毒有害废弃、废水、对环境、大气造成了污染。随着社会越来越重视环保，阻尼涂料逐渐走向水性化。但是阻尼涂料的应用环境复杂多样，对阻尼性能之外的其他性能要求高，而目前水性阻尼涂料的综合性能欠佳，如隔热性能、阻燃性能不好，阻尼温域窄等问题。公开号为CN101693799B的中国发明专利通过加入石棉纤维，珍珠岩来提高水性阻尼涂料的隔热性能，然而石棉纤维虽隔热性能好，但对人体有害，不适合在机车，船舶和建筑领域使用。公开号为CN105419544A的专利申请通过加入木质纤维降低乳液使用量，提高阻尼性能和隔热性能，但是木质纤维的加入，使该阻尼涂料的阻燃性能和耐腐蚀性能下降。因此开发出一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料就成了市场需求。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料。本发明的另一目的在于提供上述水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的制备方法。本发明通过加入聚合物中空微球，提高阻尼涂料的阻尼性能、隔热性能和弹性模量。聚合物中空微球一般由外部聚合物(也称之为“壳”)和内部空腔构成，外部聚合物一般是PS(聚苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酷)、PAN(聚丙烯睛)等，其中以PS居多，内部主要是空气等导热系数非常小的物质。加之聚合物本身的导热系数也较低，所以聚合物中空微球的隔热性能很好。材料中空的一个结构，对振动有一定程度的吸收和缓冲作用，表现出阻尼性能。聚合物中空微球的外壳聚合物是弹性模量较高的聚苯乙烯，若作为填料加入涂料体系，可以增强最终涂层的弹性模量。该制备方法乳基料为不同玻璃化温度的丙烯酸乳液，使阻尼涂料在很宽的温域(-10℃～50℃)范围内具有良好的阻尼性能，让该种水性阻尼涂料特别适合应用在汽车、建筑行业。本发明的目的通过以下技术方案实现:一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料，由以下按重量份的组分制备而成：30-45份水性乳液；5-20份阻尼颜填料；10-20份聚合物中空微球；15-25份无机填料；5-10份阻燃剂；1-5份防冻剂；0.5-1.0份基材润湿剂；1.0-5.0份水性润湿分散剂；0.5-2.0份水性消泡剂；0.5-3.0份偶联剂；0.5-2.0份成膜助剂；0.5-1.5份增稠剂；5-10份水。所述水性乳液为自交联的丙烯酸酯乳液，优选为纯丙弹性乳液，具有核壳结构的硅丙乳液和具有核壳结构的纯丙乳液的混合物。所述水性乳液固含量均不低于40％，属于同一离子型乳液，pH＝7-9。所述纯丙弹性乳液的玻璃化温度为-20℃，具有核壳结构的硅丙乳液的玻璃化温度为0℃，具有核壳结构的纯丙乳液的玻璃化温度为40℃。所述纯丙弹性乳液、具有核壳结构的硅丙乳液、具有核壳结构的纯丙乳液的重量比优选为(15～20)：(10～15)：(5～15)。所述水性润湿分散剂为海明斯NUOSPERSEFX365，Disponer9250，DisponerW18的一种。所述水性消泡剂为海明斯DAPRODF1760，DAPRODF1181，DefomW082的一种。所述增稠剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素的一种。所述阻尼颜填料为硅橡胶粉或丁腈橡胶粉中的一种。所述阻尼颜填料粒度为400-800目。所述无机填料选自空心玻璃微珠、重钙、沉淀硫酸钡、云母粉和滑石粉中的一种以上。所述无机填料的粒径为800目～1500目。所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐(HT-211)、硼酸锌(HT-207)六苯氧基环三磷腈(HT-231)的一种。所述防冻剂为丙二醇、异丙醇、丙二醇甲醚和丙二醇丁醚中的一种以上。所述成膜助剂为醇酯十二、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种。所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种。所述偶联剂为含氨基硅烷偶联剂，优选为江苏晨光偶联剂有限公司生产的CG-602。所述聚合物中空微球为聚苯乙烯中空微球，即聚合物中空微球的外壳聚合物为聚苯乙烯，为上海甄准生物科技有限公司的ZPH-101，ZPH-102，ZPH-104的一种。所述基材润湿剂为迪高的Wet260，Wet270，WetKL245。一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的制备方法，包括以下步骤:(1)将水性乳液分散均匀，得到乳基料；(2)将无机填料、阻尼颜填料、聚合物中空微球和增稠剂在水中进行高速分散，得到混合物；(3)在中低搅拌速度下，将步骤(2)的混合物与步骤(1)的乳基料混合，加入基材润湿剂、偶联剂、水性润湿分散剂、水性消泡剂、阻燃剂、防冻剂和成膜助剂，继续搅拌，真空消泡，过滤，得到水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料。步骤(1)中所述分散的转速为400-500r/min；步骤(2)中所述高速分散的条件为以1200r/min-1500r/min的速度分散40-60分钟；步骤(3)中所述继续搅拌的时间为40-60分钟；所述中低搅拌速度为400r/min-500r/min。该方法制得的水性阻尼涂料的使用方法是涂覆于振动基材的表面，可以构成自由阻尼结构，亦可以作为约束阻尼结构层的阻尼层材料，用其它适用材料做约束层。本发明的有益效果是:本发明的水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料，具有阻尼值高、阻尼温域宽、遮盖力好，弹性模量高，隔热性能好等优点；在-10℃～50℃的温域范围内材料具有较高的损耗因子平台，对基材的遮盖力好，装饰性强。同时本发明的制备方法简单易操作，乳液使用量低，绿色环保，并且没有出现固化成膜过程中漆膜外观开裂鼓泡的问题。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。实施例1一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料，由以下按重量份的组分制备而成：水性乳液(Tg为-20℃的陶氏PRIMALTMAC-8556纯丙弹性乳液20份；Tg＝0℃、具有核壳结构的科力森KLS-9345纯硅丙乳液15份；Tg＝40℃的具有核壳结构的科力森XL-788纯硅丙乳液10份)；无机填料(800目云母粉10份，800目重钙5份，1250目滑石粉5份)；聚合物中空微球(甄准生物的ZPH-101)15份；阻尼颜填料400目硅橡胶粉5份(天津市明基金泰橡塑科技股份有限公司生产，400目)；阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐(泰星化工的HT-211)5份；防冻剂(丙二醇)1.5份；基材润湿剂(迪高的Wet260)0.5份；水性润湿分散剂(海明斯NUOSPERSEFX365)1.0份；水性消泡剂(海明斯DAPRODF1760)0.5份；含氨基硅烷偶联剂CG-602(江苏晨光偶联剂有限公司生产的CG-602)0.5份；成膜助剂(醇酯十二)0.5份；增稠剂(羟乙基纤维素)0.5份；水5.0份。所述水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的方法，包括以下步骤:(1)乳基料预混：将水性乳液在500r/min的速度下搅拌30分钟分散均匀，得到乳基料；(2)填料的研磨：将水、无机填料、阻尼颜填料、聚合物中空微球和增稠剂高速(1300r/min)分散50分钟，得到混合物；(3)在中低搅拌速度下(400r/min)，向步骤(2)的混合物中加入步骤(1)的乳基料，加入偶联剂、基材润湿剂、水性润湿分散剂、水性消泡剂、阻燃剂、防冻剂和成膜助剂，充分搅拌50分钟，最后做真空消泡(温度为25℃，真空度为0.06MPa)，过滤包装，得到水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料。本实施例制备的水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能如表1所示：表1水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能项目指标阻尼因子峰值1.12(23℃)附着力(钢材)1级耐水性，60d不透水，不起泡，不脱落导热系数0.028(25℃)阻尼温域宽度阻尼因子大于0.3的温域为-15℃～40℃实施例2一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料，由以下按重量份的组分制备而成：水性乳液(Tg为-20℃的陶氏PRIMALTMAC-8556纯丙弹性乳液15份，Tg＝0℃、具有核壳结构的科力森KLS-9345纯硅丙乳液15份，Tg＝40℃的具有核壳结构的科力森XL-788纯硅丙乳液15份)；无机填料(800目重钙10份，800目云母粉5份，1250目滑石粉5份)；聚合物中空微球(甄准生物的ZPH-101)10份；阻尼颜填料400目硅橡胶粉10份(天津市明基金泰橡塑科技股份有限公司生产，400目)；阻燃剂硼酸锌(HT-207)5份；防冻剂(丙二醇)1.5份，基材润湿剂(迪高的Wet260)0.5份；水性润湿分散剂(海明斯NUOSPERSEFX365)1.0份；水性消泡剂(海明斯DAPRODF1760)0.5份；含氨基硅烷偶联剂CG-602(江苏晨光偶联剂有限公司生产的CG-602)0.5份；成膜助剂(醇酯十二)0.5份；增稠剂(羟乙基纤维素)0.5份；水5.0份。所述水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的方法，包括以下步骤:(1)乳基料预混：将水性乳液在500r/min的速度下搅拌30分钟分散均匀，得到乳基料；(2)填料的研磨：将水、无机填料、阻尼颜填料、聚合物中空微球和增稠剂高速(1200r/min)分散60分钟，得到混合物；(3)在中低搅拌速度下(400r/min)，向步骤(2)的混合物中加入步骤(1)的乳基料，加入偶联剂、基材润湿剂、水性润湿分散剂、水性消泡剂、阻燃剂、防冻剂和成膜助剂，充分搅拌60分钟，最后做真空消泡(温度为25℃，真空度为0.06MPa)，过滤包装，得到水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料。本实施例制备的水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能如表2所示：表2水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能项目指标阻尼因子峰值1.05(25℃)附着力(钢材)1级耐水性，60d不透水，不起泡，不脱落导热系数0.023(25℃)阻尼温域阻尼因子大于0.3的温域为-10℃～50℃实施例3一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料，由以下按重量份的组分制备而成：水性乳液(Tg为-20℃的陶氏PRIMALTMAC-8556纯丙弹性乳液20份，Tg＝0℃、具有核壳结构的科力森KLS-9345纯硅丙乳液10份，Tg＝40℃的具有核壳结构的科力森XL-788纯硅丙乳液5份)；无机填料(800目重钙5份，800目云母粉10份，1250目滑石粉5份)；聚合物中空微球(甄准生物的ZPH-101)15份；阻尼颜填料400目硅橡胶粉15份(天津市明基金泰橡塑科技股份有限公司生产，400目)；阻燃剂硼酸锌(HT-207)5份；防冻剂(丙二醇)1.5份；基材润湿剂(迪高的Wet260)0.5份；水性润湿分散剂(海明斯NUOSPERSEFX365)1.0份；水性消泡剂(海明斯DAPRODF1760)0.5份；含氨基硅烷偶联剂CG-602(江苏晨光偶联剂有限公司生产的CG-602)0.5份；成膜助剂(醇酯十二)0.5份；增稠剂(羟乙基纤维素)0.5份，水5.0份。所述水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的方法，包括以下步骤:(1)乳基料预混：将水性乳液在500r/min的速度下搅拌30分钟分散均匀，得到乳基料；(2)填料的研磨：将水、无机填料、阻尼颜填料、聚合物中空微球和增稠剂高速(1400r/min)分散50分钟，得到混合物；(3)在中低搅拌速度下(500r/min)，向步骤(2)的混合物中加入步骤(1)的乳基料，加入偶联剂、基材润湿剂、水性润湿分散剂、水性消泡剂、阻燃剂、防冻剂和成膜助剂，充分搅拌45分钟，最后做真空消泡(温度为25℃，真空度为0.06MPa)，过滤包装，得到水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料。本实施例制备的水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能如表3所示：表3水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能项目指标阻尼因子峰值1.15(24℃)附着力(钢材)1级耐水性，60d不透水，不起泡，不脱落导热系数0.028(25℃)阻尼温域阻尼因子大于0.3的温域为-10℃～40℃实施例4一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料，由以下按重量份的组分制备而成：水性乳液(Tg为-20℃的陶氏PRIMALTMAC-8556纯丙弹性乳液20份，Tg＝0℃、具有核壳结构的科力森KLS-9345纯硅丙乳液10份，Tg＝40℃的具有核壳结构的科力森XL-788纯硅丙乳液10份)；无机填料(800目重钙5份，800目云母粉5份，1250目滑石粉5份)；聚合物中空微球(甄准生物的ZPH-104)10份，阻尼颜填料400目丁腈橡胶粉20份(天津市明基金泰橡塑科技股份有限公司生产，400目)；阻燃剂硼酸锌(HT-207)5份；防冻剂(丙二醇)1.5份；基材润湿剂(迪高的Wet260)0.5份；水性润湿分散剂(海明斯NUOSPERSEFX365)1.0份；水性消泡剂(海明斯DAPRODF1760)0.5份；含氨基硅烷偶联剂CG-602(江苏晨光偶联剂有限公司生产的CG-602)0.5份；成膜助剂(醇酯十二)0.5份；增稠剂(羟乙基纤维素)0.5份；水5.0份。所述水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的方法，包括以下步骤:(1)乳基料预混：将水性乳液在500r/min的速度下搅拌30分钟分散均匀，得到乳基料；(2)填料的研磨：将水、无机填料、阻尼颜填料、聚合物中空微球聚氨酯硬泡和增稠剂高速(1300r/min)分散50分钟，得到混合物；(3)在中低搅拌速度下(400r/min)，向步骤(2)的混合物中加入步骤(1)的乳基料，加入偶联剂、基材润湿剂、水性润湿分散剂、水性消泡剂、阻燃剂、防冻剂和成膜助剂，充分搅拌50分钟，最后做真空消泡(温度为25℃，真空度为0.06MPa)，过滤包装，得到水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料。本实施例制备的水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能如表4所示：表4水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能项目指标阻尼因子峰值1.03(26℃)附着力(钢材)1级耐水性，60d不透水，不起泡，不脱落导热系数0.031(25℃)阻尼温域阻尼因子大于0.3的温域为-10℃～45℃实施例5一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料，由以下按重量份的组分制备而成：水性乳液(Tg为-20℃的陶氏PRIMALTMAC-8556纯丙弹性乳液20份，Tg＝0℃、具有核壳结构的科力森KLS-9345纯硅丙乳液10份，Tg＝40℃的具有核壳结构的科力森XL-788纯硅丙乳液15份)；无机填料(800目重钙5份，800目云母粉5份，1250目滑石粉5份)；聚合物中空微球(甄准生物的ZPH-101)10份；阻尼颜填料400目丁腈橡胶粉10份(天津市明基金泰橡塑科技股份有限公司生产，400目)；阻燃剂硼酸锌(HT-207)10份；防冻剂(丙二醇)1.5份；基材润湿剂(迪高的Wet260)0.5份；水性润湿分散剂(海明斯NUOSPERSEFX365)1.0份；水性消泡剂(海明斯DAPRODF1760)0.5份；含氨基硅烷偶联剂CG-602(江苏晨光偶联剂有限公司生产的CG-602)0.5份；成膜助剂(醇酯十二)0.5份；增稠剂(羟乙基纤维素)0.5份；水5.0份。所述水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的方法，包括以下步骤:(1)乳基料预混：将水性乳液在400r/min的速度下搅拌30分钟分散均匀，得到乳基料；(2)填料的研磨：将水、无机填料、阻尼颜填料、聚合物中空微球和增稠剂高速(1500r/min)分散40分钟，得到混合物；(3)在中低搅拌速度下(400r/min)，向步骤(2)的混合物中加入步骤(1)的乳基料，加入偶联剂、基材润湿剂、水性润湿分散剂、水性消泡剂、阻燃剂、防冻剂和成膜助剂，充分搅拌50分钟，最后做真空消泡(温度为25℃，真空度为0.06MPa)，过滤包装，得到水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料。本实施例制备的水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能如表5所示：表5水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能项目指标阻尼因子峰值1.11(28℃)附着力(钢材)1级耐水性，60d不透水，不起泡，不脱落导热系数0.025(25℃)阻尼温域阻尼因子大于0.3的温域为-12℃～51℃实施例6一种水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料，由以下按重量份的组分制备而成：水性乳液(Tg为-20℃的陶氏PRIMALTMAC-8556纯丙弹性乳液15份，Tg＝0℃、具有核壳结构的科力森KLS-9345纯硅丙乳液10份，Tg＝40℃的具有核壳结构的科力森XL-788纯硅丙乳液10份)；无机填料(800目重钙5份，800目云母粉5份，1250目滑石粉5份)；聚合物中空微球(甄准生物的ZPH-102)10份；阻尼颜填料400目丁腈橡胶粉10份(天津市明基金泰橡塑科技股份有限公司生产，400目)；阻燃剂硼酸锌(HT-207)10份；防冻剂(丙二醇)1.5份；基材润湿剂(迪高的Wet260)0.5份；水性润湿分散剂(海明斯NUOSPERSEFX365)1.0份；水性消泡剂(海明斯DAPRODF1760)0.5份；含氨基硅烷偶联剂CG-602(江苏晨光偶联剂有限公司生产的CG-602)0.5份；成膜助剂(醇酯十二)0.5份；增稠剂(羟乙基纤维素)0.5份；水5.0份。所述水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的方法，包括以下步骤:(1)乳基料预混：将水性乳液在400r/min的速度下搅拌30分钟分散均匀，得到乳基料；(2)填料的研磨：将水、无机填料、阻尼颜填料、聚合物中空微球和增稠剂高速(1300r/min)分散50分钟，得到混合物；(3)在中低搅拌速度下(450r/min)，向步骤(2)的混合物中加入步骤(1)的乳基料，加入偶联剂、基材润湿剂、水性润湿分散剂、水性消泡剂、阻燃剂、防冻剂和成膜助剂，充分搅拌60分钟，最后做真空消泡(温度为25℃，真空度为0.06MPa)，过滤包装，得到水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料。本实施例制备的水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能如表6所示：表6水性隔热阻燃宽温域高阻尼性能涂料的主要性能项目指标阻尼因子峰值1.15(23℃)附着力(钢材)1级耐水性，60d不透水，不起泡，不脱落导热系数0.030(25℃)阻尼温域阻尼因子大于0.3的温域为-5℃～51℃以上几种实施案例只是本发明较好的几种实施方式，以上内容所述为说明本发明的基本原理，故本发明不受上述实施例的限制。在本发明的精神和范围的前提下，还会有各种变化与改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。当前第1页1 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