双核壳结构阻尼乳液、具有防结露功能的水性阻尼涂料及其制备方法与流程

本发明涉及阻尼材料，具体是涉及双核壳结构阻尼乳液、具有防结露功能的水性阻尼涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着工业和社会的发展，减振降噪的阻尼材料开始越来越常用于工业生产和日常生活中。高铁、汽车等轨道交通工具在运行过程中，会产生很大的振动，振动会使车厢内产生噪音。剧烈的机械振动会对轨道交通工具本身产生损害，影响车身寿命，巨大的噪声也会对人体造成伤害。为消弱这类振动和噪音的影响，需要在车辆内壁及车辆底盘等部位喷涂一种阻尼涂料，起到减振降噪的作用。其原理是将振动机械能转化为内能通过热辐射的方式消耗掉，从根源上有效地抑制了振动和噪声。

2、早期的阻尼涂料，大多由煤焦油沥青、聚氨酯树脂添加上特殊填充物、阻燃剂、助剂等材料配制而成，尽管其阻尼性能较好，物美价廉，但这种阻尼涂料内含丰富的挥发性有机化合物(volatile organic compounds，voc)，受热后都会放释放出危害环境和人体健康的气体，尤其是汽车、轮船等需要阻尼应用的密闭环境，对施工人员和使用人员的健康构成了潜在的危害。所以，随着我国对减振降噪的规定日益严厉，具有安全绿色和良好性能的水性阻尼涂料获得了众多企业的认可，有着巨大的使用发展前景。

3、当水性阻尼涂料在汽车、轮船、高铁等轨道交通工具上使用时，由于高铁等轨道交通工具在旅途中可能经历巨大温度及湿度变化。例如，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，高铁等轨道交通工具从南到北旅途中跨度大，考虑到巨大温度及湿度变化，需要一种宽温域的水性阻尼涂料，以适用南北的温差变化。同时，在南方地区，湿度特别大，尤其是在秋冬和梅雨季节，极易在高铁地盘形成结露。长时间的结露会使底盘金属腐蚀，严重影响使用寿命。因此，又要求此阻尼涂料具备很好的耐水和防结露能力。

4、而目前现阶段水性阻尼涂料以水性乳液为基质、水为分散介质，并添加一种或几种填料、阻燃剂和助剂制备而成。拓宽温域的主要方法是添加辅助填料和乳液共混的方法，例如：专利申请号为cn202010018767.2的一种具有宽温域保温水性阻尼涂料及其制备方法，其通过调节不同乳液比例和不同填料来改变阻尼温域，还具有一定的保温性能。例如：专利申请号为cn201611190607.6的一种导热性宽温域阻尼涂料的制备与应用，通过多种不同tg乳液共混得到了一种导热性的宽温域阻尼涂料。但这些水性阻尼涂料都不具备防结露的性能。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供双核壳结构阻尼乳液、具有防结露功能的水性阻尼涂料及其制备方法，可以让一种聚合物同时含有多个不同聚合物的玻璃化温度，因此，具有宽泛的阻尼温域。同时通过软硬单体添加量及配比，设计出软硬不同的三层核壳结构，具有微观约束阻尼的结构，具备较高的阻尼因子。同时引入疏水性基团，复配其他助剂、憎水剂、填料等，提供了一种新型的水性防结露阻尼涂料，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种双核壳结构阻尼乳液，该双核壳结构阻尼乳液的合成步骤为：

4、a.种子乳液的制备

5、将60～100份去离子水、2～4份乳化剂和0.1～1份ph缓冲剂加入到反应瓶中，接通氮气，升温至40℃，打开搅拌装置并将搅拌速度调至200～250r/mi n，搅拌保持5mi n；

6、将10～20份核丙烯酸酯单体加入到反应瓶中，高速搅拌15mi n，搅拌速度为300～350r/mi n；

7、升温至80±l℃，同时将0.1～1份引发剂溶于2～5份去离子水中，通过蠕动泵滴加到反应瓶中，并将搅拌速度降至200～250r/mi n，继续保持反应20mi n后得种子乳液；

8、b.核壳结构乳液的制备

9、将50～80份壳层单体、1～4份乳化剂和0～1份ph缓冲剂倒入装有30～50份去离子水的烧杯中，使用搅拌机高速搅拌10～15mi n，搅拌速度为300～350r/mi n，静置待用，得到第一混合液；

10、将步骤a中装有所述种子乳液的反应瓶控制温度在80±l℃，通过蠕动泵将所述第一混合液缓慢滴加入所述反应瓶中，1.5h内滴完，滴完后，补加0～1份的引发剂，保温溶胀3小时即得到核壳结构乳液；

11、c.双核壳结构阻尼乳液的制备

12、将30～60份第二壳层丙烯酸酯单体、20～40份有机硅单体、1～4份乳化剂和0～1份ph缓冲剂倒入装有30～50份去离子水的烧杯中，使用搅拌机高速搅拌50～60mi n，搅拌速度为300～350r/mi n，静置待用，得到第二混合液；

13、在步骤b的所述核壳结构乳液的基础上，将装有所述核壳乳液的反应瓶控制温度在80±l℃，通过蠕动泵将所述第二混合液缓慢滴加入所述核壳乳液中，1.5h内滴完，滴完后，补加0～1份的引发剂，继续保温1h，得到双核壳结构阻尼乳液。

14、作为本发明的进一步方案，合成后的双核壳结构阻尼乳液的平均粒径控制在0.1～0.5um；如果小于0.1um，需求乳化剂添加量过多，影响乳液的耐水性；而当乳液粒径大于0.5um，由于乳胶颗粒太少，会出现分布不均现象，涂料成膜后容易出现龟裂问题。

15、作为本发明的进一步方案，所述的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯mma、丙烯酸乙酯ea、丙烯酸丁酯ba、甲基丙烯酸十六酯hma、甲基丙烯酸羟乙酯hema、甲基丙烯酸苄基酯bzma和甲基丙烯酸异冰片酯i boma中的一种或几种。

16、作为本发明的进一步方案，所述有机硅单体为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三酰氧基硅烷中的一种。

17、作为本发明的进一步方案，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠sds、硬脂酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚op-10、壬基酚聚氧乙烯醚np-10、失水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯醚tw-60中的一种或几种。

18、作为本发明的进一步方案，所述引发剂为过硫酸铵aps、过硫酸钾kps、过硫酸钠nps中的一种。

19、作为本发明的进一步方案，所述ph缓冲剂为碳酸氢钠、磷酸二氢钠、醋酸钠中的一种。

20、一种具有防结露功能的水性阻尼涂料，按重量份包括如下组分：

21、双核壳结构阻尼乳液20～50份、水5～30份、ph调节剂0.1～0.5份、分散剂1～3份、湿润剂0.1～0.5份、防腐剂0.1～1份、消泡剂0.3～1份、防冻剂0.5～1.5份、成膜助剂0.5～1.5份、增稠剂0.5～3份、憎水剂5～20份、无机填料20～80份、阻燃剂5～20份。

22、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、氨水和二甲基乙醇胺中的一种。

23、作为本发明的进一步方案，所述分散剂为聚丙烯酸钠类分散剂。

24、作为本发明的进一步方案，所述湿润剂为十二烷基苯磺酸钠、丁基萘磺酸钠、二异辛基丁二酸酯磺酸盐和二萘基甲烷二磺酸钠中的一种。

25、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。

26、作为本发明的进一步方案，所述消泡剂为金属皂类消泡剂、矿物油类消泡剂和有机硅类消泡剂中的一种。

27、作为本发明的进一步方案，所述防冻剂为丙二醇。

28、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。

29、作为本发明的进一步方案，所述增稠剂为羟乙基纤维素、瓜尔胶、聚丙烯酸酯增稠剂、缔合型聚氨酯增稠剂中的一种或几种。

30、作为本发明的进一步方案，所述憎水剂为改性聚硅氧烷、氟碳聚合物中的一种。

31、作为本发明的进一步方案，所述无机填料为云母粉、滑石粉、轻钙、木质纤维、硅灰石粉中的一种或几种；其中，所述云母粉为绢云母粉，选择粒径为32目、60目、80目、100目、200目中的一种或两种；所述滑石粉选择粒径为200目、400目、600目、800目、1250目中的一种或两种；所述轻钙选择粒径为200目、400目、600目、800目、1250目中的一种；所述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；所述硅灰石粉选择粒径为200目、400目、600目、800目、1250目中的一种。

32、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。

33、一种具有防结露功能的水性阻尼涂料的制备方法，步骤如下：

34、1)按照重量份称取双核壳结构阻尼乳液、水、ph调节剂、分散剂、湿润剂、防腐剂、消泡剂、防冻剂、成膜助剂、增稠剂、憎水剂、无机填料以及阻燃剂，备用；

35、2)将水和双核壳结构阻尼乳液加入到卧式螺带混合机中，打开搅拌桨，依次加入ph调节剂、分散剂、湿润剂、防腐剂和部分消泡剂，搅拌分散5～10mi n；

36、3)在步骤2)的搅拌过程加入阻燃剂和憎水剂，继续搅拌10～20mi n。然后依次加入所选的无机填料、防冻剂、成膜助剂，继续搅拌20～40mi n；

37、4)在步骤3)中依次加入剩余消泡剂和增稠剂，继续搅拌5～10mi n，即得所需的具有防结露功能的水性阻尼涂料。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、1.传统防结露涂料主要依赖吸水材料，通过涂层自身的吸水性能和透过性能实现防结露功能，涂层水含量过高易使金属部件腐蚀。本发明通过乳液疏水改性和添加憎水剂相结合，形成低表面能的疏水涂层，使水的接触角＞120°，制造出类荷叶结构的超疏水自清洁表面，使雨水、露水、冰雪等难以在其表面附着，起到自洁、耐水、防腐蚀、抗渗、防结露等作用，不会引起金属部件的腐蚀。

40、2.本发明合成一种双核壳结构的丙烯酸阻尼乳液，可以在同一种聚合物同时含有不同玻璃化温度的核壳部分，因此，具有优异的阻尼温域。同时通过软硬单体添加量及配比，设计出软硬不同的三层核壳结构，具有微观约束阻尼的结构，具备较高的阻尼因子。

41、3.本发明以水为分散介质，具有极低的voc，无毒并且无刺激气味，施工环境良好，对人体健康无害，同时降低了对大气的污染，节省了很大一部分资源。

42、4.本发明通过复配防腐防霉助剂，增强了阻尼涂料涂层耐腐蚀能力，长期在潮湿阴冷的环境下不会发生变质霉化，相比一般的阻尼涂料寿命明显提高。

43、5.本发明通过选用不同种类填料，复配分散及消泡助剂，使得填料呈定向排列，增强了涂层的阻尼性能。