專利名稱：吸聲涂覆材料及其制備方法
吸聲涂覆材料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，涉及一種新型的吸聲涂覆材料，可廣泛使用于建筑室內(nèi)環(huán)境。該材料不僅具有優(yōu)異的吸聲性能，同時(shí)具有很好的防火、防水性能，而且具有很好的裝飾性能。
背景技術(shù)：
噪聲污染與空氣污染和水污染一起，并稱為當(dāng)今世界的三大污染。尤其是隨著近年來(lái)工業(yè)的高速發(fā)展，汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，以及人們生活水平的提高等，這些因素都給人居環(huán)境的帶來(lái)了巨大的噪聲污染。噪聲污染不僅會(huì)影響到機(jī)械、電子等設(shè)備的安全使用性能，同時(shí)會(huì)給人體健康帶來(lái)嚴(yán)重危害。
噪聲污染對(duì)人們的健康和日常生活的危害日益為人們所重視，吸聲材料應(yīng)運(yùn)而生。吸聲材料不僅可以改善室內(nèi)的音質(zhì)環(huán)境，而且對(duì)噪聲控制也起到非常重要的作用。建筑吸聲材料的品種很多，目前我國(guó)生產(chǎn)使用比較多的主要是石膏、玻璃棉、巖棉、珍珠巖、聚苯乙烯泡沫塑料、金屬盒微穿孔等板材類吸聲材料，這些材料有特定的厚度和尺寸，在貯存、 運(yùn)輸方面，尤其是安裝時(shí)對(duì)安裝技術(shù)和對(duì)象都有嚴(yán)格要求。同時(shí)，有些產(chǎn)品可能會(huì)給人體和環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重危害，有些產(chǎn)品的造價(jià)過(guò)高等等，眾多因素的影響，導(dǎo)致目前建筑環(huán)境的噪聲污染很嚴(yán)重，還沒(méi)有合適的解決噪聲污染的途徑和方法。
隨著兩個(gè)損失慘重、影響深遠(yuǎn)的北京“央視北配樓”和上?！案邔幼≌瑯恰眱纱蠡馂?zāi)，其直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)12億元，并且造成很多無(wú)辜人員喪命，引起了人們對(duì)建筑材料防火性能的高度關(guān)注和質(zhì)疑。深刻反省建筑功能材料和裝飾裝修材料的防火標(biāo)準(zhǔn)、材料選擇及施工應(yīng)用等防火安全問(wèn)題。在選用吸聲、裝飾等功能性建筑材料時(shí)，對(duì)具有優(yōu)異的防火性能，特別是具有整體不燃特性的材料，需求更加迫切。
近年來(lái)，我國(guó)有部分吸聲涂料產(chǎn)品申報(bào)了專利。專利CN1425720A公開(kāi)了一種吸音環(huán)保涂料，采用粉煤灰漂珠作骨料，漂珠在涂料體系中所占份額較低，同時(shí)漂珠是空心封閉的孔，所以涂層的吸聲系數(shù)有限，此外，涂料沒(méi)有進(jìn)行防火處理。專利CN1429869A公開(kāi)了一種音樂(lè)廳閃光吸音特種涂料，主要添加了珍珠巖和泡沫聚苯乙烯顆粒，珍珠巖添加量較高， 但吸聲性能不佳，泡沫聚苯乙烯耐燃燒性能差，涂層在吸聲和防火性能方面都有限。專利 CN100543095C公開(kāi)了一種輕質(zhì)吸音涂料及其制備方法，采用開(kāi)孔膨脹珍珠巖為骨料，以丙烯酸乳液為粘結(jié)材料，珍珠巖在吸聲材料領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要集中在厚質(zhì)的板材類產(chǎn)品中， 薄的涂層吸聲效果很差。同時(shí)，混響室法測(cè)定的吸聲系數(shù)比駐波管法顯著偏高。此外，該產(chǎn)品沒(méi)有進(jìn)行防火處理，會(huì)給建筑物帶來(lái)安全隱患。同時(shí)，已有專利的選用材料都沒(méi)有進(jìn)行防水處理，因?yàn)槲暡牧衔?，性能?huì)急劇下降，所以這些產(chǎn)品在推廣使用時(shí)，都會(huì)有不完善、不成熟的方面。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種建筑室內(nèi)用兼具吸聲降噪功能以及防火性的吸聲涂覆材料。
本發(fā)明的吸聲涂覆材料，在每100質(zhì)量份涂料中，至少含有以下組分
吸聲功能材料5-50質(zhì)量份；
阻燃材料 0. 1-35質(zhì)量份；
粘結(jié)材料 10-40質(zhì)量份；和
普通涂料中的無(wú)機(jī)填料、助劑和水。
其中，所述吸聲功能材料為選自礦渣纖維、礦物纖維、玻璃纖維、木質(zhì)纖維等具有纖維結(jié)構(gòu)材料中的一種或幾種的復(fù)合，所述吸聲功能材料經(jīng)過(guò)防水改性處理。
所述阻燃材料為無(wú)機(jī)阻燃材料和有機(jī)阻燃材料中的一種或幾種復(fù)合。
所述粘結(jié)材料為有機(jī)粘結(jié)材料和無(wú)機(jī)粘結(jié)材料，有機(jī)粘結(jié)材料選自醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液和各種乳液，無(wú)機(jī)粘結(jié)材料選硅溶膠等，所用粘結(jié)材料為其中一種或多種復(fù)合使用。
所述無(wú)機(jī)填料為鈦白粉、重鈣粉、硅藻土、膨潤(rùn)土、絹云母、輕鈣、立德粉、灰鈣粉、 煅燒高嶺土、重晶石、滑石粉中的一種或幾種復(fù)合，在吸聲涂覆材料種用量為0. 2-11質(zhì)量份。
其中含有普通涂料組分助劑0. 1-5質(zhì)量份，所述助劑為消泡劑、分散劑、潤(rùn)濕劑、 抗凍融劑、成膜助劑、pH調(diào)節(jié)劑、流平劑、增稠劑、防霉劑等多種助劑。
以上吸聲涂覆材料中，所述吸聲功能材料的防水改性處理為在其表面包覆防水劑。具體為在纖維材料表面均勻噴灑無(wú)閃點(diǎn)水性硅酸鹽系防水劑(如BS16、BS1001、BS45)， 使防水劑均勻包覆在纖維材料表面。
具體的，所述吸聲涂覆材料在每100質(zhì)量份中，含有以下組分
吸聲功能材料5-50質(zhì)量份；
阻燃材料 0. 1-35質(zhì)量份；
粘結(jié)材料 10-40質(zhì)量份；
無(wú)機(jī)填料 0.2-11質(zhì)量份；
助劑0. 1-5質(zhì)量份；以及
水。
本發(fā)明另一目的在于提供上述吸聲涂覆材料的制備方法。該方法是按配方要求稱取一定量的水作為分散物質(zhì)，添加抗凍融劑、消泡劑、PH調(diào)節(jié)劑、潤(rùn)濕劑、分散劑、防霉劑等助劑到水中分散，然后將無(wú)機(jī)填料、阻燃材料按比例添加到上述分散的溶液中繼續(xù)分散，最后根據(jù)配方補(bǔ)足另外一些助劑用量，如增稠劑、消泡劑等，最后，將吸聲功能材料按照配方比例分散到上述體系中，配制出吸聲涂覆材料。
采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)利用無(wú)機(jī)礦物纖維材料、植物纖維材料等多種材料，配以水性成膜物質(zhì)和助劑等組成水性分散體系。使多種纖維多孔材料有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮協(xié)同作用，使得到的涂覆材料具有優(yōu)異的吸聲性能、防火性能和施工性能等。這里，纖維材料內(nèi)部具有大量的、相互連通的、敞開(kāi)的微孔，當(dāng)聲波入射到多孔材料時(shí)，引起孔隙中的空氣振動(dòng)。由于摩擦和空氣的粘滯阻力，使一部分聲能轉(zhuǎn)變成熱能；此外，孔隙中的空氣與孔壁、 纖維之間的熱傳導(dǎo)，也會(huì)引起熱損失，使聲能衰減。同時(shí)，通過(guò)幾種纖維材料的復(fù)合使用，不同孔徑的材料進(jìn)行組配，更可提高涂覆材料的吸聲性能。阻燃材料的加入，不僅可以顯著提高涂覆材料的不燃燒性能，具有很好的防火性，而且可以給涂覆材料提供了骨架作用，提高材料的強(qiáng)度性能。
本發(fā)明的涂覆類吸聲材料，經(jīng)過(guò)駐波管法測(cè)試NRC系數(shù)在0. 4以上，不僅具有很好的吸聲性能，同時(shí)具有不燃燒的特性，是一種環(huán)保的水性、噴涂類涂覆產(chǎn)品，解決了板材類吸聲產(chǎn)品的安裝使用困難。同時(shí)，產(chǎn)品所用的材料為質(zhì)輕的纖維類材料，可以降低建筑物表面的導(dǎo)熱系數(shù)，大大減少建筑能耗。本發(fā)明的涂覆吸聲材料，具有優(yōu)異的吸聲性能，同時(shí)具有簡(jiǎn)單的噴涂施工工藝，兼具有價(jià)格低廉、防火性能優(yōu)異、具有一定的裝飾性能，是一種集吸聲、阻燃、裝飾為一體的環(huán)保功能吸聲涂覆材料，可應(yīng)用于建筑物表面。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明吸聲涂覆材料，包括吸聲功能材料、阻燃材料等功能組分，并結(jié)合普通涂料的粘結(jié)材料、無(wú)機(jī)填料和助劑等構(gòu)成水性涂料。其中
吸聲功能材料為礦渣纖維(由高爐礦渣或冶金爐礦渣等制備)、礦物纖維(由玄武巖、輝綠巖、白云石等制備)、玻璃纖維、木質(zhì)纖維等具有連通微孔結(jié)構(gòu)的纖維材料，通常為絮狀。本發(fā)明可以選用其中一種或多種復(fù)合組成吸聲功能材料，組合使用時(shí)的組合比例沒(méi)有限制；吸聲功能材料的量占總重量的5% 50%。
上述這些纖維材料雖然具有連通微孔結(jié)構(gòu)，但是通常情況下，其直接用于涂料中分散性不佳容易自身團(tuán)聚導(dǎo)致吸聲效果不理想，另一方面，該纖維材料本身具有吸濕性，直接加入涂料中在涂料使用后容易吸附空氣中的水分使其微孔堵塞而失去吸聲性能，因此， 難以直接在涂料中作為吸聲功能材料使用。本發(fā)明為了提高吸聲涂覆材料在各種條件下的吸聲效果，且為了使這些纖維材料能用于水性涂料中與其它組分協(xié)同發(fā)揮作用，本發(fā)明對(duì)吸聲功能材料進(jìn)行了防水改性處理。
該防水改性處理為在纖維材料表面均勻噴灑無(wú)閃點(diǎn)水性硅酸鹽系防水劑(如 BS16、BS1001、BS45)，使防水劑均勻包覆在纖維材料表面。
經(jīng)防水改性處理后的纖維材料，改善了纖維材料在乳液、樹(shù)脂或水中的分散性能， 同時(shí)避免了吸聲涂覆材料使用后吸水降低吸聲性能的現(xiàn)象。由于防水處理使纖維材料內(nèi)部保持了大量的、相互連通的、敞開(kāi)的微孔，當(dāng)聲波入射到該多孔材料時(shí)，會(huì)引起孔隙中的空氣振動(dòng)，由于摩擦和空氣的粘滯阻力，使一部分聲能轉(zhuǎn)變成熱能而達(dá)到吸聲效果；此外，存于孔隙中的空氣與孔壁、纖維之間的熱傳導(dǎo)，也會(huì)引起熱損失而使聲能衰減。
阻燃材料選用已有常用的無(wú)機(jī)阻燃材料(如三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁， 氧化鎂)和有機(jī)阻燃材料(如聚合物磷系阻燃劑)，選擇其中的一種或幾種組合使用，組合使用時(shí)的組合比例沒(méi)有限制。阻燃材料占涂覆材料總重量的0.1% 35%。在本發(fā)明中， 阻燃材料主要功能為了提高防火性能，使其具有很好的耐燃燒性能，同時(shí)可以提高涂層的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。
粘結(jié)材料用于提高材料的成膜性能和粘結(jié)強(qiáng)度。本發(fā)明中使用但不限于醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液、水性環(huán)氧樹(shù)脂、荷葉型乳液等各種水性乳液、無(wú)機(jī)粘結(jié)材料硅溶膠等?？梢詥为?dú)或多種粘結(jié)材料組合使用，組合使用時(shí)的組合比例沒(méi)有限制。粘結(jié)材料用量為涂料總重量的10% 40%。
無(wú)機(jī)填料鈦白、重鈣、硅藻土、膨潤(rùn)土、絹云母、輕鈣、立德粉、灰鈣粉、煅燒高嶺土、重晶石、滑石粉等礦物材料粉體，用于提高體系穩(wěn)定性，這些材料可以單獨(dú)或多種組合使用，組合使用時(shí)的組合比例沒(méi)有限制。粘結(jié)材料用量可為涂料總重量的0.2% 11%。
助劑包括消泡劑(如NXZ、8034、4481)、分散劑(如DP-270、B03)、潤(rùn)濕劑(如 X-100)、抗凍融劑(如丙二醇、乙二醇)、成膜助劑(醇酯十二 )、pH調(diào)節(jié)劑(如AMP-95)、流平劑(如L150)、增稠劑(如纖維素、TT935、RM-8W、H400)、防霉劑(如HF、N-96)等助劑。 在本發(fā)明中，助劑的主要作用為調(diào)節(jié)涂層的狀態(tài)和性能，各種助劑可視需要選擇性加入一種或多種，助劑的總使用量可為涂料總重量的0. 1% 5%。
以上所有原料均可商購(gòu)。
涂料的配制
按配方要求稱取一定量的水作為分散物質(zhì)，添加抗凍融劑、消泡劑、PH調(diào)節(jié)劑、潤(rùn)濕劑、分散劑、防霉劑等助劑到水中分散，然后將無(wú)機(jī)填料、阻燃材料按比例添加到上述分散的溶液中繼續(xù)分散，最后根據(jù)配方補(bǔ)足一些助劑用量，如增稠劑、消泡劑等。最后，將吸聲功能材料按照配方比例分散到上述體系中，配制出吸聲涂覆材料(水性涂料)。
以下以具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的組配(質(zhì)量，按份數(shù)計(jì)，單位按實(shí)際需求量可為克、千克或其的倍數(shù))以及功能，其中所用到的纖維材料均按前述方式經(jīng)過(guò)防水改性處理。
實(shí)施例一
吸聲涂覆材料的制備按以下配料和上述配制方法完成。
權(quán)利要求
1.一種吸聲涂覆材料，其特征在于，在每100質(zhì)量份涂料中，至少含有以下組分 吸聲功能材料5-50質(zhì)量份；阻燃材料 0. 1-35質(zhì)量份；粘結(jié)材料 10-40質(zhì)量份；和普通涂料中的無(wú)機(jī)填料、助劑和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述吸聲功能材料為選自礦渣纖維、礦物纖維、玻璃纖維、木質(zhì)纖維等具有纖維結(jié)構(gòu)材料中的一種或幾種的復(fù)合，所述吸聲功能材料經(jīng)過(guò)防水改性處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述阻燃材料為無(wú)機(jī)阻燃材料和有機(jī)阻燃材料中的一種或幾種復(fù)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述的粘結(jié)材料為有機(jī)粘結(jié)材料和無(wú)機(jī)粘結(jié)材料，有機(jī)粘結(jié)材料選自醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液和各種乳液，無(wú)機(jī)粘結(jié)材料選硅溶膠等，所用粘結(jié)材料為其中一種或多種復(fù)合使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述的無(wú)機(jī)填料為鈦白粉、重鈣粉、硅藻土、膨潤(rùn)土、絹云母、輕鈣、立德粉、灰鈣粉、煅燒高嶺土、重晶石、滑石粉中的一種或幾種復(fù)合，在吸聲涂覆材料種用量為0. 2-10質(zhì)量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，其中含有普通涂料組分助劑0. 1-5質(zhì)量份，所述助劑為消泡劑、分散劑、潤(rùn)濕劑、抗凍融劑、成膜助劑、pH調(diào)節(jié)劑、流平劑、增稠劑、防霉劑等多種助劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6任一所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述對(duì)吸聲功能材料的防水改性處理為在其表面包覆防水劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，防水改性處理具體操作為向吸聲功能材料表面均勻噴灑無(wú)閃點(diǎn)水性硅酸鹽系防水劑至防水劑均勻包覆在纖維材料表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的吸聲涂覆材料，在每100質(zhì)量份中，含有以下組分吸聲功能材料5-50質(zhì)量份；阻燃材料 0. 1-35質(zhì)量份；粘結(jié)材料 10-40質(zhì)量份；無(wú)機(jī)填料 0.2-11質(zhì)量份；助劑0.1-5質(zhì)量份；以及水。
10.權(quán)利要求6或7或8或9所述的吸聲涂覆材料的配制方法，其特征在于，按配方要求稱取一定量的水作為分散物質(zhì)，添加抗凍融劑、消泡劑、PH調(diào)節(jié)劑、潤(rùn)濕劑、分散劑、防霉劑等助劑到水中分散，然后將無(wú)機(jī)填料、阻燃材料按比例添加到上述分散的溶液中繼續(xù)分散，最后根據(jù)配方補(bǔ)足另外一些助劑用量，如增稠劑、消泡劑等，最后，將吸聲功能材料按照配方比例分散到上述體系中，配制出吸聲涂覆材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種吸聲涂覆材料，在每100質(zhì)量份涂料中含有吸聲功能材料5-50質(zhì)量份，阻燃材料0.1-35質(zhì)量份，粘結(jié)材料10-40質(zhì)量份和普通涂料中的無(wú)機(jī)填料、助劑和水。吸聲功能材料為選自礦渣纖維、礦物纖維、玻璃纖維、木質(zhì)纖維等具有纖維結(jié)構(gòu)材料中的一種或幾種的復(fù)合，且吸聲功能材料經(jīng)過(guò)防水改性處理。本發(fā)明涂覆材料的經(jīng)過(guò)駐波管法測(cè)試NRC系數(shù)在0.4以上，具有很好的吸聲降噪性能，同時(shí)具有優(yōu)異的防火性能，而且具有低導(dǎo)熱系數(shù)，能降低建筑物能耗，是一種集吸聲、阻燃、裝飾為一體的環(huán)保功能吸聲涂覆材料，可應(yīng)用于建筑物表面。
文檔編號(hào)C09D131/04GK102533016SQ20111041421
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者丁楠, 侯國(guó)艷, 冀志江, 馮喆, 李海建, 王曉燕, 王繼梅, 王靜, 陳繼浩 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院