一種乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法，該涂料包括“核－殼”型硅丙－相變材料乳液10－15wt.％、丙烯酸酯共聚物乳液5－15wt.％、苯丙共聚物乳液5－15wt.％、無(wú)機(jī)填料30－55wt.％、助劑2－5wt.％、去離子水15－25wt.％。其中“核－殼”型硅丙－相變材料乳液是能夠顯著增強(qiáng)本發(fā)明涂料阻尼性能的重要成份，其制備方法為：合成被二氧化硅包覆的有機(jī)相變微膠囊，在二氧化硅外層再包覆聚硅氧烷－丙烯酸酯共聚物，獲得具有雙層包覆“核－殼”結(jié)構(gòu)的硅丙－相變材料乳液。
【專利說(shuō)明】一種乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法，特別涉及一種用于乘用車輛的具有阻尼好、作用溫域?qū)?、減震效果優(yōu)異、環(huán)境友好等特點(diǎn)的減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車生產(chǎn)中為了起到減震降噪、隔熱作用，在車身底板內(nèi)表面，常常粘有一層粘彈性的高分子材料一阻尼膠板。2013年的“315打假日”曝光了諸多高檔轎車內(nèi)使用浙青阻尼板導(dǎo)致車內(nèi)污染的問(wèn)題，引起廣泛市民的關(guān)注。由于浙青中含有大量的苯、多苯等有害物質(zhì)，特別是在夏季長(zhǎng)期暴曬下，汽車中的膠板受熱分解出大量有毒物，使人們產(chǎn)生頭昏、嘔吐甚至窒息等癥狀。隨著社會(huì)大力提倡保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高生命質(zhì)量，這種浙青基阻尼板將逐步被淘汰。如今汽車涂料行業(yè)正朝著水性化、高固含量化、粉末化方向發(fā)展。
[0003]丙烯酸酯類是一種開發(fā)應(yīng)用較多的阻尼材料，并具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，如優(yōu)異的耐光性、耐候性、耐酸堿性和耐腐蝕性等，在涂料、粘合劑、織物整理劑等方面具有廣泛的應(yīng)用，但是丙烯酸酯樹脂又有耐水性差、低溫易變脆、高溫易變黏等缺點(diǎn)，因而限制了其進(jìn)一步發(fā)展。因此有必要對(duì)丙烯酸樹脂進(jìn)行改性，目前，拓寬高聚物的阻尼溫度，提高水性阻尼涂料的固含量，使其在干燥過(guò)程中性質(zhì)穩(wěn)定、不易變形，同時(shí)有效提高阻尼性能和彈性模量，已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展研究的新課題。
[0004]此外填料涂料的重要組分之一，單一填料由于表面效應(yīng)而可能會(huì)產(chǎn)生自聚效應(yīng)，特別是同一種填料之間，自聚傾向會(huì)加大，而通過(guò)不同填料之間作用力削弱同種填料的自聚效應(yīng)，便于力和能量進(jìn)行良好的傳遞，使混合更充分，達(dá)到填料在基體樹脂中良好的分散目的。同時(shí)結(jié)合各自優(yōu)勢(shì)，形成密實(shí)的堆砌，以達(dá)到改善復(fù)合材料力學(xué)性能的目的。
[0005] 中國(guó)專利CN 201110220909.4公開的一種常溫自交聯(lián)有機(jī)硅改性的丙烯酸酯乳液，采用硬殼/軟核的核殼乳液粒結(jié)構(gòu)并在聚丙烯酸酯大分子上引入化學(xué)性能活潑的酮羰基，提高了乳膠膜的耐水、耐油性及抗回粘性，但在低極性的基材上附著力差。中國(guó)專利CN101250246A發(fā)明了一種寬溫域高阻尼丙烯酸乳液材料的制備技術(shù)，其特征在于采用乳液聚合法制備無(wú)機(jī)一有機(jī)復(fù)合丙烯酸互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物阻尼材料，在不改變?cè)救橐汉铣晒に嚨幕A(chǔ)上，加入納米氮化硼、云母無(wú)極復(fù)合材料，制備出了一系列阻尼溫域大于135°C，阻尼因子大于0.30的高分子材料。其中性能最佳的材料在大于135°C寬阻尼溫域內(nèi)，阻尼因子能夠大于0.5，這種方法制備工藝簡(jiǎn)單，且無(wú)毒無(wú)害的無(wú)極納米粒子會(huì)在材料中發(fā)揮阻尼功效和納米作用，從而達(dá)到提高材料阻尼性能的目的。中國(guó)專利CN102108742A則提供一種隔音材料:在乙烯樹脂層與非織造層之間注入浙青混合物，并且在非織造布上堆疊聚氨酯泡沫。這種材料使用了聚氨酯材料，易燃，在高溫時(shí)能產(chǎn)生有害氣體，并且該隔音材料制造十分復(fù)雜，消耗大量人力，價(jià)格昂貴。中國(guó)專利CN2502896公布一種塑料復(fù)合片隔音材料，由面層、中間層、基層組成，面層為PVC塑料片，中間層為EVA膠膜，基層為PE或PP發(fā)泡塑料片。因?yàn)镻VC材料隔音性能不佳，阻燃性能不好，不耐高溫，在較熱的環(huán)境中工作容易變形，易老化，強(qiáng)度低，并且材料中含有鹵素，會(huì)產(chǎn)生有害氣體，所以這種隔音材料很不環(huán)保。中國(guó)專利CN2612520公開一種包括底層、表層、阻尼層三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合阻尼板，這種復(fù)合阻尼板的底層和表層使用的是木制板材，大大增加汽車車身重量，影響汽車整車的性能。阻尼層與底層、表層通過(guò)粘結(jié)劑連接，會(huì)產(chǎn)生毒氣體，危害人體健康。而目前市場(chǎng)上大多數(shù)商用汽車使用的阻尼板，都不同程度的使用各種膠黏劑，因而在日常使用中都會(huì)游歷出有毒的揮發(fā)性氣體，會(huì)污染車內(nèi)的空間環(huán)境，對(duì)乘車人員的健康造成一定的傷害。
[0006]然而，在乘用車領(lǐng)域推廣丙烯酸酯類乳液水性阻尼涂料過(guò)程中，同樣存在一定的問(wèn)題。聚合物在其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)附近的動(dòng)態(tài)力學(xué)損耗達(dá)到最高值，此時(shí)的阻尼性也最好。通常阻尼涂料在低溫區(qū)域的阻尼性能由彈性較好的軟段丙烯酸酯類共聚物提供，其動(dòng)態(tài)力學(xué)損耗值較好，而高溫區(qū)域的阻尼性則主要依賴共聚物中的聚苯乙烯硬段。由于聚苯乙烯硬段分子鏈中存在的側(cè)基苯環(huán)結(jié)構(gòu)，造成該段分子鏈的動(dòng)態(tài)粘彈性能和阻尼性較差。因此，此類涂料難以在寬溫域內(nèi)一直保持高阻尼性。這將造成乘用車在行駛過(guò)程中，車體發(fā)熱造成阻尼涂層的減震降噪性能變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供的一種乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制造方法，其技術(shù)實(shí)施方案是:涂料的組份以“核一殼”型硅丙一相變材料乳液、丙烯酸酯共聚乳液和苯丙共聚乳液為基料，以無(wú)機(jī)粉體為填料，加入適量的助劑和去離子水，各原料的重量配比為:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法，其特征在于:涂料的組份以“核一殼”型硅丙一相變材料乳液、丙烯酸酯共聚乳液和苯丙共聚乳液為基料，以無(wú)機(jī)粉體為填料，加入適量的助劑和去離子水，各原料的重量配比為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乘用車用減振降噪水性阻尼涂料及其制備方法，其特征在于:所述的“核一殼”型硅丙一相變材料乳液，其乳膠粒子具有雙殼層的“核一殼”結(jié)構(gòu)，其內(nèi)核為石蠟相變材料，中間層為二氧化硅包覆層、外層為硅氧烷一丙烯酸酯共聚物包覆層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法，其特征在于:所述的丙烯酸酯共聚乳液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為_25°C至4°C，所述的苯丙共聚乳液的??；為25°C至120°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法，其特征在于:所述的無(wú)機(jī)填料為具有不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的滑石粉、絹云母粉、重鈣、硅酸鈣、玻璃微珠、硅灰石中至少任意三種或更多種的組合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法，其特征在于:所述的助劑包括分散劑、消泡劑、潤(rùn)濕劑、流變助劑和PH調(diào)節(jié)劑；且每一種助劑在涂料中的質(zhì)量百分比含量為0.1~Iwt.%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一 2所述的一種乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法，其特征在于:所述的“核一殼”型硅丙一相變材料乳液合成方法為:合成所用原料組成及質(zhì)量百分比:相變溫度為30~65°C的石蠟相變材料(30~40wt.% )，硅酸鈉硅源(20~25wt.% )，非離子型聚環(huán)氧乙烷一聚環(huán)氧丙烷一聚環(huán)氧乙烷嵌段共聚物模板劑(2~4wt.% )，丙烯酸乙酯有機(jī)單體(15~20wt.% )，含雙鍵的活性硅氧烷有機(jī)單體(15~20wt.% );合成過(guò)程為:首先在80°C的去離子水中將石蠟和模板劑混合攪拌，形成穩(wěn)定的乳液，然后將硅酸鈉水中溶解攪拌，并用鹽酸調(diào)節(jié)PH值至5.5~6.5形成硅溶膠；將硅溶膠滴加到石蠟乳液中，并將PH值調(diào)至4.5~5.0繼續(xù)攪拌4h，得到二氧化硅包覆石蠟的懸浮液；然后將該懸浮液降溫至60°C后，繼續(xù)加入模板劑并攪拌乳化30min，然后按各自組份分別加入丙烯酸乙酯、含雙鍵的活性硅氧烷及過(guò)硫酸鈉引發(fā)劑，攪拌反應(yīng)5h后，得到“核一殼”型硅丙一相變材料乳液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一 6所述的一種乘用車用減震降噪水性阻尼涂料及其制備方法，其特征在于，具體的制備工藝包括以下步驟: 步驟1:在高速攪拌釜中加入去離子水、依次加入分散劑、緩蝕劑、填料，分散攪拌均勻后用錐形磨研磨，直至分散相細(xì)度達(dá)30 μ m以下，制得水分散漿料； 步驟2:在高速攪拌下，將硅丙一相變材料乳液、丙烯酸酯共聚乳液和苯丙共聚乳液加入上述水制漿料中，然后加入pH調(diào)節(jié)劑、消泡劑，最后加入流變助劑，混合攪拌均勻后過(guò)濾出料 ，最終得到乘用車用減震降噪水性阻尼涂料。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK103980789SQ201410240485
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】汪曉東, 郭琳, 武德珍, 劉福, 王國(guó)芝, 黃金, 伍國(guó)棟 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)常州先進(jìn)材料研究院, 馬鞍山聯(lián)洪合成材料有限公司