一種高固含量厚漿型水性阻尼塗料及製備方法

2023-07-31 03:08:41

一種高固含量厚漿型水性阻尼塗料及製備方法
【專利摘要】本發明為一種高固含量厚漿型水性阻尼塗料及其製備方法。該水性阻尼塗料中乳液為玻璃化溫度較低的高固含量苯丙乳液，按重量配比如下：乳液20～40份，固化劑1～5份，無機填料50～60份，水5～10份，成膜助劑1～2份，增稠劑1～6份，水性分散劑0.5～2份，水性潤溼劑0.5～3份，水性消泡劑0.5～1.5份。該厚漿型塗料主要通過水性乳液的製備，填料及助劑的添加，調漆三個步驟製成，產品具有較寬的阻尼溫域及較好的阻尼性能，尤其非常好的低溫阻尼性能。可刮塗及噴塗，一道施工可實現漆膜厚度達3mm以上，剪切變稀明顯，有良好的抗流掛性，乾燥固化過程不捲曲、不開裂，機械性能良好，可應用於汽車及各類機械設備中，起到降低振動，隔聲降噪的作用。
【專利說明】一種高固含量厚漿型水性阻尼塗料及製備方法
【技術領域】
[0001]本發明為化工產品及水性塗料製備領域，尤其適用於汽車工業、高鐵及各類機械設備等具有強烈震動部位的塗覆，以達到減震降噪作用的厚漿型水性阻尼塗料。
【背景技術】
[0002]在以經濟、效率、生態和能源為發展塗料工業的原則下，全球塗料市場正朝著更適應環保要求的水性、高固含和無溶劑的塗料方向發展。阻尼塗料向水性化發展也複合塗料行業整體發展趨勢。而一些水性阻尼塗料如CN 102558925 A通過添加一部分有機溶劑來保證產品質量，對施工人員甚至使用者造成健康問題。
[0003]在水性阻尼塗料的研究過程中，現有技術通常固含量較低，就算固含量較高，也容易出現流掛現象及黏度太大不易施工等現象，最終導致施工時一次性無法塗覆足夠厚的漆膜，容易導致材料的浪費和施工的繁複，因而，合成合適的乳液體系能夠分散更多的調料並通過增稠劑的作用得到優良的流變性能顯得尤為重要。此外漆膜阻尼溫域較窄，低溫阻尼性能較差也直接導致產品性能較差。一些水性阻尼塗料如CN 102408792 A和C N101864227A通過復配玻璃化溫度不同的乳液以達到拓寬阻尼溫域的目的，卻導致阻尼因子較低，阻尼效率不高的現象，並且其阻尼溫域也並不寬，達不到較好的減震降噪的作用。

【發明內容】

[0004]本發明主要解決的技術問題是，通過配置高固含量性質穩定且黏度較低的水性乳液，提高了塗料的固 含量，並通過調節增稠劑的種類及用量使塗料具有牛頓流體的性質，在零剪切狀態下具有很好的抗流掛性，在剪切作用下強烈變稀，具有流動性很好的特點，便於刮塗及噴塗施工，並且由於氫鍵的作用，提高漆膜附著力。
[0005]此外，本發明的另一目的，是通過調節無機填料的粒度及用量拓寬塗料的阻尼溫域，並通過合成單一低玻璃化溫度乳液，是塗料在低溫具有優異的阻尼性能，並保證在整個阻尼溫域範圍內均具有較好的阻尼性能。另外通過添加固化劑在塗料乾燥和固化過程中交聯使漆膜具有良好的機械性能及附著力。
[0006]一種高固含量的厚漿型水性阻尼塗料，其特徵在於:以水性苯丙乳液以下簡稱乳液為基料，重質碳酸鈣為主要填料，輔以滑石粉及功能性無機填料，並加入固化劑、塗料助劑及水，包括以下組成成分按重量配比如下:乳液20~40份，固化劑I~5份，無機填料50~60份，水5~10份，成膜助劑I~2份，增稠劑I~6份，水性分散劑0.5~3份，水性潤溼劑0.5~3份，水性消泡劑0.5~1.5份；無機填料包括重質碳酸鈣、滑石粉及功能性無機填料，粒度為300~2000目；乳液通過將苯乙烯/丙烯酸酯類硬單體、丙烯酸酯類軟單體及一些功能單體按重量配比如下:20~50:40~80:1~10，乳化劑佔單體總量的
1.5%~2%，且乳液固含量為40%~60%。
[0007]進一步，所述水性苯丙乳液，硬單體為甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯中的一種或兩種；丙烯酸酯類軟單體為丙烯酸丁酯；功能單體為帶有羧基，氨基或醯胺基單體復配的一種或幾種，乳化劑為低泡型的環氧乙烷和環氧丙烷嵌段共聚物(PE6100)、磺基琥珀酸酯衍生物(EF810)及十二烷基聯苯磺酸鈉(DSB)中的幾種通過等質量比例復配使用。
[0008]進一步，其功能性無機填料為片狀雲母粉、蛭石粉中的一種或兩種。
[0009]進一步，固化劑為氨基樹脂類固化劑。
[0010]進一步，成膜助劑為丙二醇醚類成膜助劑。
[0011 ] 進一步，增稠劑為氣相二氧化娃、膨潤土、輕乙基纖維素、byk-420、byk-425 >byk-428、byk-430中的一種或者兩種以上。
[0012]進一步，水性分散劑為byk-154、byk_182、byk-190中的一種或兩種以質量比1:1~1:2的比例範圍內復配;水性潤溼劑為byk306、byk-307、byk-333、byk346中的一種或兩種等質量比例復配；水性消泡劑為byk-011、byk-015、byk_024、tego-815中的一種或兩種以1:1~1:2的質量比例範圍內復配。
[0013]製備所述高固含量厚漿型水性阻尼塗料的方法，其特徵在於包括以下步驟:
[0014](I)水性苯丙乳液的製備
[0015]先將單體質量的5 %~15 %，乳化劑，pH緩衝劑及水的30 %~50 %加入反應釜中，開啟攪拌裝置及加熱裝置至60°C~85°C，全程通氮氣保護。將一半引發劑溶於水中後滴加0.25~1.5h進行反應,滴完後熟化0.5~1h後得到種子乳液。
[0016]將剩餘的85%~95%單體，乳化劑，pH緩衝劑及剩餘的70%~50%水通過攪拌預乳化0.5~2h後一起滴加到反應釜中，此時同時也滴加剩餘引發劑，滴加時間為2~5h。之後熟化2~4h，即可得到水性苯丙乳液。
[0017](2)填料的分散
[0018]在8~20份水中加入I~2份水性分散劑及0.1~0.5份消泡劑，加入80~90份重質碳酸鈣進行分散，最後加入O~1份潤溼劑及O~0.5份聚氨酯增稠劑，得到漿料A固含量在80%~90%。在25~30份水中加入I~2份水性分散劑及0.1~0.5份消泡劑，加入70~75份滑石粉和雲母粉進行分散，二者質量比例為2:1~6:1，最後加入O~
0.4份潤溼劑及O~0.3份聚氨酯增稠劑，得到漿料B固含量在
[0019](3)漆料的製備
[0020]通過高速攪拌機調漆,轉速1000r/min~4000r/min。將上述20~40份乳液通過調節pH至8.5~9.3後，加入I~5份的固化劑，再添加O~0.5份潤溼劑，0.5~1份分散劑及0.5~1份消泡劑後，加入40~55份上述漿料A及8~12份上述漿料B，補加I~5份雲母粉和蛭石粉一種或兩種，二者質量比例為0:1~3:1.5，分散均勻後加入增稠劑I~6份調節稠度，最後加入成膜助劑I~2份，即得到高固含量厚漿型水性阻尼塗料。
[0021]本發明的高固含量厚漿型水性阻尼塗料，通過合成固含量為40%~60%，穩定性高的苯丙乳液作為基料，以重質碳酸鈣為主要填料，輔以滑石粉等無機填料，調節乳液及填料的量及填料的粒度，來改變塗料的低溫阻尼性及阻尼溫域，並通過添加固化劑調節塗料的機械性能。此外，通過調節不同增稠劑的量及塗料整體固含量來調節塗料的抗流變及刮塗性能。本發明可用於汽車及其他機械設備中等受震動工件處，起到減震降噪作用。具有較寬阻尼溫域及阻尼性能，且有良好的機械性能和塗裝性能，成本較低，且乳液基料性質穩定，可大量工業生產，具有良好的應用前景。【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023](I)水性苯丙乳液的製備
[0024]先將27.75g苯乙烯，45g丙烯酸丁酯，0.75g甲基丙烯酸，1.5甲基丙烯醯胺，
4.076gDSB, 1.875gPE6100,5.357gEF810,0.75gNaHC03，300g 水混合均勻後加入反應釜中，開啟攪拌裝置轉速為330r/min及加熱裝置至82°C，全程通氮氣保護。將1.125g過硫酸銨及1.125g亞硫酸氫鈉分別溶於25g水中後滴加35min進行反應,熟化30min後得到種子乳液。
[0025]再將249.75g苯乙烯，405g丙烯酸丁酯，6.75g甲基丙烯酸，13.5甲基丙烯醯胺，
4.076gDSB, 1.875gPE6100, 5.357gEF810,0.75gNaHC03, 300g 水混合均勻後通過攪拌預乳化
0.5h後一起滴加到反應釜中，此時同時也滴加引發劑，引發劑為1.125g過硫酸銨及1.125g亞硫酸氫鈉，將二者分別溶於50g水中，滴加時間為5h。之後熟化3h，即可得到水性苯丙乳液。
[0026](2)填料的分散 [0027]10g水中加入20gl90,高速攪拌機1600r/min下攪拌均勻後加入1.5gbyk_011及3.5gbyk-024,3000r/min 下分散 1min,在 1000r/min 的轉速下加入 900g 重鈣(1250 目)，加完後將轉速調為2000r/min分散均勻，待漿料平滑穩定後加入10gbyk_333，3.5gbyk_425及3.5gbyk-428,注意這些術語的修改,最好提供一下公司名稱中英文保持轉速攪拌1min即得到重鈣漿料。
[0028]150g水中加入30gl90,高速攪拌機1600r/min下攪拌均勻後加入1.5gbyk_011及
3.5gbyk-024，3000r/min 下分散 lOmin，在 1000r/min 的轉速下加入 375g 滑石粉(1250 目)及75g雲母粉(1000目)，加完後將轉速調為2000r/min分散均勻，待漿料平滑穩定後加入5gbyk-333,2gbyk-425及2gbyk-428,保持轉速攪拌1min即得到滑石粉、雲母粉眾料，以下簡稱滑雲漿料。
[0029](3)漆料的製備
[0030]高速攪拌機1600r/min下，10g乳液加入19.25g甲醚化三聚氰胺(CYEML385)後，加入3g氨甲基丙醇調pH注意這些術語的修改，至8.8~9.0,攪拌1min後加入
1.93gbyk-333 和 1.93gbyk_190 及 1.93gbyk_011 和 1.93g byk-024，調轉速為 3000r/min，攪拌15min。然後在另一燒杯中加入214g步驟(2)中重鈣漿料，32.6g步驟(2)中滑、雲漿料，
3.85g蛭石粉(325目)及11.55g雲母粉(400目)，儘量攪拌均勻後，在1000r/min轉速下加入乳液中，加完後調轉速為2000r/min攪拌均勻，15min後待液面穩定,加入3.85g氣相二氧化矽和 3.85g 膨潤土，加完後攪拌 5min 後加入 L 93gbyk-425, 7.70gDPNB 及 5.77gQP3000H,最後補加1.93g byk-333，即得到高固含量厚漿型水性阻尼塗料。調漆過程全程通冷凝水降溫。
[0031]實施例2
[0032](I)水性苯丙乳液的製備
[0033]與實施例1相同。
[0034](2)填料的分散
[0035]與實施例1相同[0036](3)漆料的製備
[0037]高速攪拌機1600r/min下，10g乳液加入19.25g甲醚化三聚氰胺(CYEML385)後，加入3g氨甲基丙醇調pH至8.8~9.0,攪拌1min後加入1.93g byk-333和1.93gbyk_190及1.93g byk-011和1.93g byk-024,調轉速為3000r/min,攪拌15min。然後在另一燒杯中加入214g步驟(2)中重鈣漿料，32.6g步驟(2)中滑、雲漿料，3.85g蛭石粉(325目)及
11.55g雲母粉(1000目)，儘量攪拌均勻後，在1000r/min轉速下加入乳液中，加完後調轉速為2000r/min攪拌均勻，15min後待液面穩定,加入3.85g氣相二氧化娃和3.85g膨潤土，加完後攪拌 5min 後加入 1.93g byk-425, 7.70gDPNB 及 5.77gQP3000H,最後補加 1.93gbyk-333,即得到高固含量厚漿型水性阻尼塗料。調漆過程全程通冷凝水降溫。
[0038]實施例3
[0039](1)水性苯丙乳液的製備
[0040]與實施例1相同。
[0041](2)填料的分散
[0042]10g水中加入20gl90,高速攪拌機1600r/min下攪拌均勻後加入1.5g byk-011及
3.5g byk-024，3000r/min 下分散 lOmin，在 lOOOr/min 的轉速下加入 900g 重鈣(其中 1250目的重鈣與800目的重鈣及400目的重鈣按質量配比為1:2:2)，加完後將轉速調為2000r/min分散均勻，待漿料平滑穩定後加入1g byk-333, 3.5g byk-425及3.5gbyk_428，保持轉速攪拌1min即得到重鈣漿料。
[0043]150g水中加入30gl90,高速攪拌機1600r/min下攪拌均勻後加入1.5g byk-011及 3.5g byk-024, 3000r/min 下分散 lOmin，在 lOOOr/min 的轉速下加入 375g 滑石粉(1250目)及75g雲母粉(1000目)，加完後將轉速調為2000r/min分散均勻，待漿料平滑穩定後加入5g byk-333, 2g byk-425及2g byk-428,保持轉速攪拌1min即得到滑石粉、雲母粉眾料，以下簡稱滑雲漿料。
[0044](3)漆料的製備
[0045]高速攪拌機1600r/min下，10g乳液加入19.25g甲醚化三聚氰胺(CYEML385)後，加入3g氨甲基丙醇調pH至8.8~9.0,攪拌1min後加入1.93g byk-333和1.93gbyk_190及1.93g byk-011和1.93g byk-024,調轉速為3000r/min,攪拌15min。然後在另一燒杯中加入214g步驟(2)中重鈣漿料，32.6g步驟(2)中滑、雲漿料，3.85g蛭石粉(325目)及
11.55g雲母粉(400目)，儘量攪拌均勻後,在1000r/min轉速下加入乳液中，加完後調轉速為2000r/min攪拌均勻，15min後待液面穩定，加入3.85g氣相二氧化娃和3.85g膨潤土，加完後攪拌 5min 後加入 1.93g byk-425, 7.70gDPNB 及 5.77gQP3000H,最後補加 1.93gbyk-333,即得到高固含量厚漿型水性阻尼塗料。調漆過程全程通冷凝水降溫。
[0046]實施例4
[0047](1)水性苯丙乳液的製備
[0048]與實施例1相同。
[0049](2)填料的分散
[0050]與實施例1相同。
[0051](3)漆料的製備
[0052]高速攪拌機1600r/min下，10g乳液加入19.25g甲醚化三聚氰胺(CYEML385)後，加入3g氨甲基丙醇調pH至8.8~9.0,攪拌1min後加入1.93g byk-333和1.93gbyk_190及1.93g byk-011和1.93g byk-024,調轉速為3000r/min,攪拌15min。然後在另一燒杯中加入214g步驟(2)中重鈣漿料，32.6g步驟(2)中滑、雲漿料，5.77g蛭石粉(325目)及
11.55g雲母粉(400目)，儘量攪拌均勻後,在1000r/min轉速下加入乳液中，加完後調轉速為2000r/min攪拌均勻，15min後待液面穩定，加入3.85g氣相二氧化娃和3.85g膨潤土，加完後攪拌 5min 後加入 1.93g byk-425, 7.70gDPNB 及 5.77gQP3000H,最後補加 1.93gbyk-333,即得到高固含量厚漿型水性阻尼塗料。調漆過程全程通冷凝水降溫。
[0053]實施例5
[0054](I)水性苯丙乳液的製備
[0055]先將27.75g苯乙烯，45g丙烯酸丁酯，0.75g甲基丙烯酸，1.5甲基丙烯醯胺，
4.076gDSB, 1.875gPE6100,5.357gEF810,0.75gNaHC03，200g 水混合均勻後加入反應釜中，開啟攪拌裝置轉速為330r/min及加熱裝置至60°C，全程通氮氣保護。將1.125g過硫酸銨及1.125g亞硫酸氫鈉分別溶於25g水中後滴加55min進行反應,熟化30min後得到種子乳液。
[0056]再將249.75g苯乙烯，405g丙烯酸丁酯，6.75g甲基丙烯酸，13.5甲基丙烯醯胺，
4.076gDSB, 1.875gPE6100,5.357gEF810,0.75gNaHC03，400g 水混合均勻後通過攪拌預乳化
0.5h後一起滴加到反應釜中 ，此時同時也滴加引發劑，引發劑為1.125g過硫酸銨及1.125g亞硫酸氫鈉，將二者分別溶於50g水中，滴加時間為2h。之後熟化2h，即可得到水性苯丙乳液。
[0057](2)填料的分散
[0058]與實施例1相同。
[0059](3)漆料的製備
[0060]高速攪拌機1600r/min下，10g乳液加入19.25g甲醚化三聚氰胺(CYEML385)後，加入3g氨甲基丙醇調pH至8.8~9.0,攪拌1min後加入1.93g byk-333和1.93gbyk_190及1.93g byk-011和1.93g byk-024,調轉速為3000r/min,攪拌15min。然後在另一燒杯中加入214g步驟(2)中重鈣漿料，32.6g步驟(2)中滑、雲漿料，3.85g蛭石粉(325目)，儘量攪拌均勻後，在1000r/min轉速下加入乳液中，加完後調轉速為2000r/min攪拌均勻，15min後待液面穩定，加入3.85g氣相二氧化娃和3.85g膨潤土,加完後攪拌5min後加入3.85gbyk-333, 5.77gQP3000H, 3.85g byk-425, 3.85gbyk_428 及 7.70gDPNB,即得到高固含量厚漿型水性阻尼塗料。調漆過程全程通冷凝水降溫。
[0061]實施例6
[0062](I)水性苯丙乳液的製備
[0063]與實施例5相同
[0064](2)填料的分散
[0065]與實施例1相同。
[0066](3)漆料的製備
[0067]高速攪拌機1600r/min下，10g乳液加入19.25g甲醚化三聚氰胺(CYEML385)後，加入3g氨甲基丙醇調pH至8.8~9.0,攪拌1min後加入1.93g byk-307和1.93gbyk_190及1.93g byk-011和1.93g byk-024,調轉速為3000r/min,攪拌15min。然後在另一燒杯中加入214g步驟(2)中重鈣漿料，32.6g步驟(2)中滑、雲漿料，3.85g蛭石粉(325目)，儘量攪拌均勻後，在lOOOr/min轉速下加入乳液中，加完後調轉速為2000r/min攪拌均勻，15min後待液面穩定，加入3.85g氣相二氧化娃和3.85g膨潤土,加完後攪拌5min後加入3.85gbyk-307, 5.77gQP3000H, 3.85g byk-425, 3.85gbyk_428 及 7.70gDPNB,即得到高固含量厚漿型水性阻尼塗料。調漆過程全程通冷凝水降溫。
[0068]比較實例I~6乳液穩定性，通過鈣離子穩定性來評價乳液是否穩定。其中鈣離子穩定性測試方法為往20g調pH為8.8~9的乳液中加入5g質量分數為I %的氯化鈣水溶液，室溫靜置48小時後，觀察乳液是否破乳、分層以及析出小顆粒絮凝物質，若無以上現象，鈣離子穩定性通過，否則不通過。
[0069]表1
[0070]
【權利要求】
1.一種高固含量的厚漿型水性阻尼塗料，其特徵在於:以水性苯丙乳液以下簡稱乳液為基料，重質碳酸鈣為主要填料，輔以滑石粉及功能性無機填料，並加入固化劑、塗料助劑及水，包括以下組成成分按重量配比如下:乳液20~40份，固化劑I~5份，無機填料50~.60份，水5~10份，成膜助劑I~2份，增稠劑I~6份，水性分散劑0.5~3份，水性潤溼劑0.5~3份，水性消泡劑0.5~1.5份；無機填料包括重質碳酸鈣、滑石粉及功能性無機填料，粒度為300~2000目；乳液通過將苯乙烯/丙烯酸酯類硬單體、丙烯酸酯類軟單體及一些功能單體按重量配比如下:20~50:40~80:1~10，乳化劑佔單體總量的1.5%~2%，且乳液固含量為40%~60%。
2.根據權利要求1所述高固含量厚漿型水性阻尼塗料，其水性苯丙乳液，硬單體為甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯中的一種或兩種；丙烯酸酯類軟單體為丙烯酸丁酯；功能單體為帶有羧基，氨基或醯胺基單體復配的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述高固含量厚漿型水性阻尼塗料，其功能性無機填料為片狀雲母粉、蛭石粉中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述高固含量厚漿型水性阻尼塗料，其固化劑體系為氨基樹脂類固化劑。
5.根據權利要求1所述高固含量厚漿型水性阻尼塗料，其成膜助劑為丙二醇醚類成膜助劑。
6.根據權利要求1所述高固含量厚漿型水性阻尼塗料，增稠劑為氣相二氧化矽、膨潤土、輕乙基纖維素、byk-420、byk-425、byk-428、byk-430中的一種或者兩種以上。
7.根據權利要求1所述高固含量厚漿型水性阻尼塗料，水性分散劑為byk-154、byk-182、byk-190中的一種或兩種以質量比1:1~1:2的比例範圍內復配；水性潤溼劑為byk306、byk-307、byk_333、byk346中的一種或兩種等質量比例復配；水性消泡劑為byk-011、byk-015、byk-024、tego-815中的一種或兩種以1:1~1:2的質量比例範圍內復配。
8.製備權利要求1所述高固含量厚漿型水性阻尼塗料的方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)水性苯丙乳液的製備 先將單體的5%~15%，乳化劑，pH緩衝劑及水的30%~50%加入反應釜中，開啟攪拌裝置及加熱裝置至60°C~85°C，全程通氮氣保護；將一半引發劑溶於水中後滴加0.25~.1.5h進行反應，滴完後熟化0.5~Ih後得到種子乳液； 將剩餘的單體，乳化劑，PH緩衝劑及水通過攪拌預乳化0.5~2h後一起滴加到反應釜中，此時同時也滴加剩餘引發劑，滴加時間為2~5h ;之後熟化2~4h，即得到水性苯丙乳液； (2)填料的分散 在8~20份水中加入I~2份水性分散劑及0.1~0.5份消泡劑，加入80~90份重質碳酸鈣進行分散，最後加入O~1份潤溼劑及O~0.5份聚氨酯增稠劑，得到漿料A固含量在80%~90% ;在25~30份水中加入I~2份水性分散劑及0.1~0.5份消泡劑，加入70~75份滑石粉和雲母粉進行分散，二者比例為2:1~6:1，最後加入O~0.4份潤溼劑及O~0.3份聚氨酯增稠劑，得到漿料B固含量在70%~75% ;(3)漆料的製備 通過高速攪拌機調漆，轉速1000r/min~4000r/min ;將上述20~40份乳液通過調節pH至8.5~9.3後，加入I~5份的固化劑，再添加O~0.5份潤溼劑，0.5~1份分散劑及0.5~1份消泡劑後，加入40~55份上述漿料A及8~12份上述漿料B，補加I~5份雲母粉和蛭石粉，二者比例為O:1~3:1.5，分散均勻後加入增稠劑I~6份調節稠度，最後加入成膜助劑I~2份，即得到高固含量厚漿型水性阻尼塗料。
【文檔編號】C08F220/18GK104031512SQ201410303106
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月28日 優先權日:2014年6月28日
【發明者】李效玉, 黃琛, 邱藤, 何立凡 申請人:北京化工大學