一種水性聚氨酯隔熱吸音涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂料的制備方法，特別是一種水性聚氨酯隔熱吸音涂料，屬于化學(xué)組合物及其制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]為了研宄揮發(fā)性有機化合物(VOC)在規(guī)定允許以下的涂料，迄今為止，涂料科學(xué)家們創(chuàng)造出一系列全新的涂料和涂裝技術(shù)體系:粉末涂料、輻射固化涂料(UV/EB系統(tǒng))、水性涂料、高固體分涂料和無溶劑型涂料，其中粉末涂料和輻射固化涂料在施工方面要用專門設(shè)備；高固體分涂料雖然在性能上很接近普通溶劑型涂料，但在施工方面仍有其不方便之處，如，施工設(shè)備很難清洗和熱流掛現(xiàn)象等；而無溶劑型涂料一般多指無溶劑型環(huán)氧地坪涂料，其使用范圍較窄；因此，水性涂料是最具發(fā)展前景的涂料品種之一，尤其是大部分水性涂料施工時，不需要特殊的施工設(shè)備，不必烘烤加溫固化，適用范圍廣、應(yīng)用場合多，因此備受矚目。目前水性涂料已取得了長足的進步，涂料用4大合成樹脂:醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂和聚氨酯樹脂都已實現(xiàn)了一定程度的水性化。
[0003]其中，應(yīng)用最廣的要屬水性聚氨酯涂料。水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯樹脂為基料并以水為分散介質(zhì)的一類涂料，不僅具有無毒無臭味、無污染、不易燃燒、成本低、不易損傷被涂飾表面、施工容易、易于清理等優(yōu)點，還具有溶劑型聚氨酯涂料所固有的高硬度、耐磨損等優(yōu)異性能，因而在木器涂料、汽車涂料、建筑涂料、塑料涂料、紙張涂層以及織物和皮革涂飾等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但水性聚氨酯涂料的性能尚有不足之處，主要表現(xiàn)在隔熱吸音方面。
[0004]目前，噪聲污染對人們的健康和日常生活的危害日益為人們所重視，建筑的吸聲功能在諸多建筑功能中的地位在逐漸增高。吸聲材料不僅可以改善室內(nèi)的音質(zhì)環(huán)境，而且對噪聲控制也起到非常重要的作用。涂料因為色彩豐富，裝飾性能好，生產(chǎn)施工簡便，兼具有--定的保護作用而成為建筑工程中最重要的建筑裝飾材料之--。賦予涂料以吸音功能近年來成為人們努力的目標(biāo)。因此，因此開發(fā)水性聚氨酯隔熱吸音涂料，具有深遠的社會效益及明顯的經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的提供一種水性聚氨酯隔熱吸音涂料及其制備方法，該涂料具有隔熱、吸收聲能，降低噪聲，消除雜音、高耐候、環(huán)保、不易老化、長效的效果。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
水性聚氨酯隔熱吸音涂料，制成該涂料包括以下重量份數(shù)的原料:
聚氨醋預(yù)聚體40?50份；
N-羥甲基丙烯酰胺I?2份；
鄰苯二甲酸二丁酯2?5份；
鋯-鋁酸酯類偶聯(lián)劑0.5?I份； 鈦白粉10?20份；
消泡劑0.1?0.3份；
混合溶劑10?15份；
吸音材料5?7份；
所述的聚氨酯預(yù)聚體是以異氰酸酯、聚醚為主要原料，進行聚合而成，帶有NCO端基的預(yù)聚體，分子量在4000-10000之間，它具有良好的物理性能，粘結(jié)力強，常溫濕固化。
[0007]所述的N-羥甲基丙烯酰胺，為白色結(jié)晶粉末，熔點74?75°C，易溶于水、乙醇，溶于脂肪酸酯類，不溶于烴、鹵代烴等疏水性溶劑。當(dāng)水溶液有酸存在時，加熱會迅速聚合成不溶的樹脂。由于分子結(jié)構(gòu)中含有聚合性能的乙烯基和縮合性能的羥甲基，因此使線型聚合物交聯(lián)最為有效。如果與丙烯酸酯類單體共聚合，羥甲基被引入，僅加熱即可交聯(lián)。
[0008]所述的鄰苯二甲酸二丁酯是一種增塑劑，可使制品具有良好的柔軟性，穩(wěn)定性、耐撓曲性、黏結(jié)性和防水性均優(yōu)于其他增塑劑。
[0009]所述的鋯-鋁酸酯類偶聯(lián)劑是一種兩性物質(zhì)，具有特殊功能“分子橋”的作用，其一端可與填料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成強有力的化學(xué)鍵和，另一端可與纖維表面的電荷形成靜電結(jié)合，從而使兩種性質(zhì)差異很大的材料牢固地結(jié)合起來。該類偶聯(lián)劑與填料的反應(yīng)主要是通過鋯-鋁之間的螯合實現(xiàn)的，對無機材料界面改性是不可逆的，不但可以改善其分散性及降低體系粘度，而且由于產(chǎn)生有機官能團的作用，還可提高填料與基材的結(jié)合力。通過添加鋯-鋁酸酯類偶聯(lián)劑，可顯著降低本發(fā)明的無機填充體系的粘度，改善其流動性，應(yīng)用于本發(fā)明的涂料可降低粘度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0010]所述的鈦白粉為200?300目的金紅石型二氧化鈦。由于金紅石型二氧化鈦其折射率為2.71，通過加入二氧化鈦(金紅石型)材料，能增強光線的折射與散射。因此，具有較優(yōu)的反射和隔熱性能，還具有很好的光線遮蓋效果，從而反射太陽近紅外波段，提高太陽熱輻射反射，降低太陽熱吸收，不讓太陽在物體表面累計升溫。在本發(fā)明中，金紅石型二氧化鈦還作為一種白色顏料使用，不僅使涂層具有一定的遮蓋力，而且還能增強涂膜本身強度。[0011 ] 所述的消泡劑是甲基硅油。
[0012]所述的混合溶劑是木質(zhì)素+乙二醇丁醚+水，重量比例依次為3:1:10。木質(zhì)素的官能團有酚式和羥基，在涂料中有良好的擴散性。乙二醇丁醚是一種高沸點的、含多官能基的二元醇醚酯類溶劑，可用作乳膠漆的助聚結(jié)劑，它對多種漆有著優(yōu)良的溶解性能，使它在多彩涂料和乳液涂料中獲得廣泛的應(yīng)用。主要用于金屬、家具噴漆的溶劑，還可用作保護性涂料、染料、樹脂、皮革、油墨的溶劑。
[0013]所述的吸音材料是選自100?180目的木纖維、絹云母粉和無定形二氧化硅中的任一種或一種以上。木纖維為植物纖維，其本身材質(zhì)的熱阻高，導(dǎo)熱系數(shù)為0.039w/m.k，具有保溫隔熱功能。木纖維的纖維管胞，其細(xì)胞壁上有明顯的具緣紋孔，由纖維管胞進一步演化的韌型纖維，細(xì)胞壁更為增厚，壁上的紋孔退化為單紋孔。利用木纖維自然的纖維孔狀結(jié)構(gòu)和大量不規(guī)則的空隙，可以有效地吸收聲能，降低噪聲，消除雜音。絹云母粉高徑比的二維片狀結(jié)構(gòu)，使得震動波和聲波在絹云母晶片之間形成反復(fù)反射，吸收振動能量，削弱震動波和聲波，絹云母粉也被用來配制消聲、隔音、減震涂料。無定形二氧化硅，為白色固體或粉末狀，多孔、質(zhì)輕、松軟的固體，吸附性強，也可吸收聲能，除此之外，還可作為一種填料應(yīng)用在涂料行業(yè)，提高涂料的耐候性。通過添加木纖維和無定形二氧化硅使涂料所形成的涂膜含有大量互相貫通的微孔。由多孔吸音材料的吸音原理可知，當(dāng)聲波入射到多孔材料時，引起孔隙中的空氣振動。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)，也會引起熱損失，使聲能衰減。
[0014]本發(fā)明所述的水性聚氨酯隔熱吸音涂料，其制備方法包括以下步驟:
按重量每公斤N-羥甲基丙烯酰胺加入2公斤的體積濃度50-70%的乙醇溶解，然后在反應(yīng)釜中與聚氨酯預(yù)聚體混合，反應(yīng)溫度80-150°C，反應(yīng)時間I小時后加入鋯-鋁酸酯類偶聯(lián)劑；繼續(xù)反應(yīng)2-5小時；然后加入鄰苯二甲酸二丁酯、金紅石型鈦白粉、甲基硅油、混合溶劑和吸音材料，混合均勻即可得到水性聚氨酯隔熱吸音涂料產(chǎn)品。
[0015]本發(fā)明所述的水性聚氨酯隔熱吸音涂料，其原料還包括:流平劑、抗凍劑和防沉劑中的一種或多種，重量份數(shù)為1-5 ;所述的流平劑是聚丙烯酸酯溶液；所述的抗凍劑是1，3-丙二醇；所述的防沉劑是改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明生產(chǎn)出來的水性聚氨酯隔熱吸音涂料成膜物由于在聚氨酯預(yù)聚體中加入鄰苯二甲酸二丁酯、鋯-鋁酸酯類偶聯(lián)劑、金紅石型二氧化鈦和混合溶劑等材料以后，能夠起到很好的化學(xué)交聯(lián)作用，從而使成膜物在常溫下具有干性、穩(wěn)定堅韌、收縮率小、粘接強度高、拉伸強度強。不但保證涂膜具有耐化學(xué)性強、耐溫高、耐候性好、耐沾污性好、