一种水性单组分内墙阻尼吸音涂料及其制备方法与流程

喷涂装置;染料;涂料;抛光剂;天然树脂;黏合剂装置的制造及其制作,应用技术1.本发明属于涂料技术领域，更具体地，涉及一种水性单组分内墙阻尼吸音涂料及其制备方法。背景技术：2.随着中国房地产产业的发展，我国的建筑业也得到了持续、健康、快速的发展。而涂料作为建筑装饰工程中一种重要的材料，以其经济性、美观性、安全性，成为建筑业增长最快的子产业。建筑涂料应用与发展绿色建筑契合潜力无限。3.噪声污染对人们的健康和日常生活的危害为人们所重视，建筑的吸声功能在诸多建筑功能中的地位在逐步增高。吸声材料不仅可以改善室内的音质环境，而且对噪声控制也起到非常重要的作用。人们生活水平的提高，对居住环境有了更高的要求，特别在噪音的控制方面，而涂料的作用不应该只局限为装饰和保护，普通涂料这种简单的功能已经无法满足人们的需求，而一般的内墙涂料不具有吸音功能，不能用来帮助解决噪音问题。而现有的吸音涂料在吸音效果、生产成本、环保等方面存在缺陷。4.cn106010257a具体公开了一种降噪消音涂料，其由以下重量份数的原料制成：钛白粉3份，酚醛树脂6份，环已酮1.5份，正丁醇2.5份，珍珠岩20份，硬脂酸钾2.5份，海藻酸钠3份，端羧基聚酯树脂20份，铝粉4份，植物纤维35份，阻燃剂2份，热塑性树脂导电胶4.5份，聚二甲基硅氧烷1.5份，有机硅2.5份，滑石粉5份。这一配方体系属于油性体系，voc含量较高，如应用在室内装饰的墙面上，因墙面面积较大，干燥过程挥发的v0c较多，不利于施工人员健康以及不符合gb18582-2020建筑用墙面涂料中有害物质限量的标准。5.cn109321110a具体公开了一种吸音涂料，由以下重量份数原料组成：温石棉纤维20份、聚氨酯15份、玻璃纤维10份、石墨纤维8份、硅藻泥3份、消泡剂2份、去离子水30份。所述消泡剂为硅油。检测得，挥发性有机物含量为110g/l，游离甲醛为9mg/kg。尽管该专利配方体系为水性体系，但其挥发性有机物含量为110g/l，仍然无法满足gb18582-2020建筑用墙面涂料中有害物质限量的标准中的内墙涂料挥发性有机物含量≤80g/l。6.cn107815239a公开了吸音涂料及生产方法，它包括以下重量份数的原料：聚氨酯40份，乳液5份，矿渣棉纤维10份，水20份，复合偶联剂2份，硅藻泥5份，膨胀珍珠岩5份，流平剂1份，消泡剂2份；该专利使用了具有消音作用的原材料矿渣棉纤维和膨胀珍珠岩，成品也有一定的吸音作用，但因为乳液种类选择搭配的缺陷，导致成膜厚度较薄，没能把吸音的效果很好发挥，多次施工增加厚度，不但费时费力，人工施工成本也是非常高，不利于实际应用。7.cn106587751a公开一种内墙吸音涂料及其生产方法，制备内墙吸音涂料(1)取太白粉10kg、高岭土26kg、轻钙粉25kg、滑石粉20kg、ok粉10kg、纤维素5kg、可再分散胶粉4kg和玻化微珠5kg，在环境温度22℃的条件下，将以上混合物置于搅拌罐中混合均匀42分钟；(2)将混合物经目数为457的过滤筛中过滤；(3)将过滤后的混合物放置在烘干机中烘干，致含水量为3％，即得成品。该专利最后成品为固态粉，与腻子粉类似，施工干燥后，表面容易发生掉粉现象，不属于成膜类型的涂料品种。8.因此，开发一款有阻尼效果、吸音、环保、实用性强的的水性涂料至关重要。技术实现要素：9.针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是，提供一种水性单组分内墙阻尼吸音涂料，能够很好地应用在室内装饰，吸音，减少噪音污染，可广泛应用在住宅小区、隧道、道路隔音屏障、别墅、高档住宅、酒店、学校、体育馆、音乐厅、歌剧院、工厂等，以克服现有技术中涂料吸音降噪性能不足、voc含量较高、双组分施工困难等的缺点。10.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种水性单组分内墙阻尼吸音涂料，该水性单组分内墙阻尼吸音涂料的原料组成包括以重量计的：11.互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液20-30份、包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩8-12份、颜填料35-45份、纤维素醚0.5-0.7份、助剂0-4.5份、水15-30份，各组分重量份数之和为100份。12.作为优选方案，所述颜填料选自钛白粉、滑石粉、重质碳酸钙和石英粉中的至少一种。13.作为优选方案，所述纤维素醚选自甲基乙基羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种。14.作为优选方案，所述助剂选自润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、抗冻剂、ph调节剂和杀菌防霉剂中的至少一种；15.作为优选方案，所述助剂为1.5-4.5份。16.作为优选方案，所述互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液由包括如下步骤的方法制备得到：17.步骤s1：将马来酸酐与聚丙烯混合，得到聚丙烯接枝马来酸酐的相容剂；18.步骤s2：将水与乳化剂混合得到乳液相，然后加入植物纤维、弹性体、步骤s1得到的相容剂、偶联剂、抗氧剂，控制体系温度为75-80℃，混合均匀；控制体系温度为35-40℃，加入ph调节剂将体系ph值调节至7.5-8.5，混合均匀，得到互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液。19.步骤s1中，相容剂采用极性单体接枝聚合物，接枝聚合物基体选用聚丙烯，接枝单体选用马来酸酐；即步骤s2中所用的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。20.步骤s2中，乳化剂作为乳液相；植物纤维有助于形成互穿网络结构；弹性体提供一定阻尼效果；偶联剂、相容剂：促使不相容的多种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物；抗氧化剂：阻止氧气不良影响，延长贮存期；ph调节剂：调节至弱碱性条件下，提高贮存稳定性。21.作为优选方案，所述互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液的原料组成包括以重量计的：22.步骤s1中：马来酸酐5-10份、聚丙烯90-95份；23.步骤s2中：水10-15份、乳化剂1-3份、植物纤维20-50份、弹性体40-50份、相容剂1-3份、偶联剂1-2份、抗氧剂0.5-1份。24.作为优选方案，所述乳化剂选自聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸纳中的至少一种。25.作为优选方案，所述植物纤维为短切纤维，进一步优选长度为5mm左右的短切纤维，更优先选用黄麻纤维。26.作为优选方案，所述弹性体选自乙烯和丁烯共聚物、乙烯和辛烯共聚物中的至少一种。27.作为优选方案，所述偶联剂选自硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种。28.作为优选方案，所述抗氧剂选自茶多酚(tp)、丁基羟基茴香醚(bha)、二丁基羟基甲苯(bht)、叔丁基对苯二酚(tbhq)中的至少一种。29.作为优选方案，所述包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩的吸水率≤15％。30.作为优选方案，所述包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩由包括如下步骤的方法制备得到：31.将水性聚氨酯单体、水、乙二醇、引发剂和多孔膨胀珍珠岩粉末混合反应，复合包覆后，冷却，得到中间产物；32.将中间产物出料，经减压抽滤、干燥，得到包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩。33.包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩的制备方法为物理聚合。水性聚氨酯单体对多孔膨胀珍珠岩粉末进行包覆；乙二醇作为抗冻剂；引发剂引发水性聚氨酯单体进行聚合反应；水提供合适的粘度环境，以充分聚合。34.作为优选方案，所述包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩的原料组成包括以重量计的：35.多孔膨胀珍珠岩粉末50-70份、水性聚氨酯单体15-25份、水10-20份、乙二醇1-2份、引发剂0.01-0.05份。36.作为优选方案，多孔膨胀珍珠岩粉末的粒径为60-120目。37.作为优选方案，混合反应的温度为50-65℃，时间为10-24h。38.本发明的第二方面提供上述的水性单组分内墙阻尼吸音涂料的制备方法，该制备方法包括：39.将水、任选的助剂、颜填料、纤维素醚、互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液、包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩混合均匀，得到所述水性单组分内墙阻尼吸音涂料。40.本发明中，互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液和包覆型多孔憎水膨化珍珠岩在特定的比例范围内用互相交联，形成具有一定阻尼效果的微小孔洞空间结构，漆膜表面给声音留下很多进入的通道，像很多小黑洞一样把声音吸进去，声音一旦进去不易出来，由于通道较长，声音在里面空间发生冲撞、摩擦、空气粘滞阻力和涂层内部的热传导作用，声波的能量在这个过程中相当于部分声能转化成热能，逐渐消耗掉，从而起到了吸音的作用。本发明同时解决了膨化珍珠岩应用到涂料中引起漆膜强度较差的粉化开裂现象和常规后增稠胶化现象。41.本发明的水性单组分内墙阻尼吸音涂料属于水性单组分体系，挥发性有机化合物(voc)含量低、气味清淡、绿色环保，具有制备工艺简单、施工简单等优点。42.本发明的技术方案具有如下有益效果：43.1)本发明中，互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液和包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩在特定的比例范围内用互相交联，形成具有一定阻尼作用的多孔空间结构，而阻尼效果具有应变滞后于应力的重要特征，由于滞后，在每一次循环中都有能量的损耗，称之为力学耗损，或内耗，消耗的功以热的形式释放出来。实际过程是将一定量的动能、机械能变成热能，从而起到减振降噪的阻尼作用。从微观角度说，聚合物通过内部分子链的内摩擦，将振动能转变成热能而耗散掉，达到减小震动和降低噪音的目的。多孔结构使其在吸收声音能量的过程中，在多孔结构里不断通过能量反射和消耗，两者的相互交联赋予涂层具有优异的声音能量消耗性能，从而达到吸音效果的目的，在研发过程并解决了珍珠岩应用到涂料中引起漆膜强度较差的粉化开裂现象和常规后增稠胶化现象。44.2)本发明中，所选用的复合材料未主动添加有机溶剂，净味环保，在涂料生产过程中及施工过程中气味清淡，挥发性有机化合物(voc)浓度趋零，帮助人们营造了一个绿色环保的居住环境；45.3)本发明的水性单组分内墙阻尼吸音涂料生产工艺简单易操作，大范围的降低了人工成本、时间成本，极适合大规模生产。单组分的体系，施工工艺简单，可滚涂、刷涂和喷涂，极适合大面积施工。46.本发明还提供了水性单组分内墙阻尼吸音涂料的制备方法，采用该方法制备的水性单组分内墙阻尼吸音涂料具有优异的吸音性、环保性、抗裂性。47.本发明的其他特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式48.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。49.下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。50.本发明实施例中，各组分的来源为：马来酸酐：上海凯恩化工有限公司；聚丙烯：埃克森美孚化工exxonmobiltm pp1304e6；乳化剂：广州德仁新材料有限公司3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐(cops-1)；弹性体：陶氏化工sd-65；植物纤维：木质纤维；偶联剂：道康宁偶联剂z-6040；ph调节剂：amp95；抗氧化剂：basf irganox 1010。51.本发明实施例中，互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液由如下方法制备得到：52.步骤s1：将马来酸酐与聚丙烯混合，得到聚丙烯接枝马来酸酐的相容剂；53.步骤s2：将水与乳化剂混合得到乳液相，然后加入植物纤维、弹性体、步骤s1得到的相容剂、偶联剂、抗氧剂，控制体系温度为75-80℃，混合均匀；控制体系温度为35-40℃，加入ph调节剂将体系ph值调节至7.5-8.5，混合均匀，得到互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液。54.其中，所述互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液的原料组成包括以重量计的：55.步骤s1中：马来酸酐10份、聚丙烯90份；56.步骤s2中：水14.5份、乳化剂2份、植物纤维35份、弹性体45份、相容剂2份、偶联剂1份、抗氧剂0.5份。57.本发明实施例中，包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩由如下方法制备得到：58.将水性聚氨酯单体、水、乙二醇、引发剂和多孔膨胀珍珠岩粉末混合反应，复合包覆后，冷却，得到中间产物；59.将中间产物出料，经减压抽滤、干燥，得到包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩。60.其中，所述包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩的原料组成包括以重量计的：61.多孔膨胀珍珠岩粉末60份、水性聚氨酯单体25份、水13.98份、乙二醇1份、引发剂0.02份。62.其中，63.多孔膨胀珍珠岩粉末的粒径为120目；64.混合反应的温度为50-65℃，时间为10-24h。65.实施例1～366.本发明实施例提供了水性单组分内墙阻尼吸音涂料及其制备方法，实施例中各组分用量均为重量份，如表1所示：67.表1实施例1～3各组分用量(重量份)[0068][0069][0070]以上实施例中所提供的水性单组分内墙阻尼吸音涂料具体制备方法如下：[0071]1)在400～500r/min搅拌状态下，将去离子水和润湿分散剂、消泡剂混匀，搅拌5～10min，得到助剂预混液；[0072]2)在步骤1)得到的助剂预混液，缓慢加入颜填料，逐步提高转速至800～1000r/min，搅拌5～10min至搅拌均匀；加入纤维素，ph调节剂，以1200～1500r/min高速分散10-15min，即可得到水性单组分内墙阻尼吸音涂料浆料；[0073]3)在步骤2)得到的浆料中，调整搅拌转速为600～800r/min，加入互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液，混合均匀后再依次加入杀菌防霉剂、成膜助剂、抗冻剂、消泡剂和部分水，得到水性单组分内墙阻尼吸音涂料基料；[0074]4)在步骤3)得到的基料从分散缸转向搅拌缸中，再缓慢加入包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩和剩余水，混合均匀即可得说述水性单组分内墙阻尼吸音涂料。[0075]对比例1～7[0076]本发明实施例提供了水性单组分内墙阻尼吸音涂料及其制备方法，对比例以实施例2为基础，对主要成膜物质、珍珠岩、颜填料做了调整，对比例1使用了常规弹性丙烯酸乳液，膨胀珍珠岩未做表面处理(普通膨胀珍珠岩)，粒径为0～0.5mm；对比例2使用了市面上常见的聚氨酯乳液；对比例3使用了乳胶漆常用苯丙乳液；对比例4-5调整了互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液的质量份数；对比例6-7调整了包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩质量份数。各组分用量如表2和表3所示：[0077]表2对比例1～3各组分用量(重量份)[0078]名称对比例1对比例2对比例3去离子水22.822.822.8保立佳弹性丙烯酸乳液blj-0525.0//帝斯曼聚氨酯乳液/25.0/巴德富苯丙乳液rs-926jw//25.0普通膨胀珍珠岩10.0//钛白粉333250目重钙303737325目石英粉555羟乙基纤维素250hbr0.60.60.6dow eh-9润湿剂0.10.10.1高泰p30分散剂0.50.50.5圣诺普科-nxz消泡剂0.70.70.7生兴行loca ts成膜助剂1.01.01.0乙二醇抗冻剂0.50.50.5amp-95ph调节剂0.20.20.2thor eg-conc杀菌剂0.20.20.2thor mbs 5050杀菌剂0.40.40.4总计100.0100.0100.0[0079]表3对比例4～7各组分用量(重量份)[0080][0081][0082]检验例[0083]将实施例1-3和对比例1-7进行如下测试：[0084]低温成膜性：将200g试样、底材及规格为2mm的湿膜制备器放置于(5±1)℃的环境中，2h后取出，在30s内用刚取出的湿膜制备器刮涂一道，立即将试板放回(对于具有强制鼓风功能的低温箱，在测试时应在试板表面覆盖金属罩)，24h后取出试板，立即按照gb/t1728-1979中表干乙法的方法检查干燥程度并目视检查涂膜外观，如涂膜已干燥、无开裂等现象，评为“5℃成膜无异常”。[0085]吸音等级：根据gb/t 16731-1997，建筑吸音产品的吸音性能采用吸声产品贴实刚性壁安装条件下测量的混响室法吸声系数，以降噪系数(nrc)作为建筑吸音产品的吸声性能的单值评价量，并按照降噪系数(nrc)的上、下限的范围为分级。各等级的nrc上、下限值见下表。[0086]表4建筑吸声产品吸声性能分级表[0087]等级降噪系数，nrcⅰnrc≥0.80ⅱ0.80＞nrc≥0.60ⅲ0.60＞nrc≥0.40ⅳ0.40＞nrc≥0.20[0088](1)储存稳定性：按gb/t 6753.3-86中的方法规定进行。[0089](2)低温稳定性：按gb/t 9268-2008中a法的规定进行。[0090](3)气味：以开盖无明显气味为10分，有刺激性气味为1分，中间分按实际情况评分，分数越高，味道越清。[0091](4)粘结强度：按jg/t24-2018中7.17的方法规定进行。[0092]各项主要性能测试结果见表4。[0093]表5.实施例1-3和对比例1-7的标准检验结果[0094][0095][0096]注：所有评分项，10分最优，8分较好，6分合格，1分最差。[0097]由表5的实验结果可见，实施例1～3制得的水性单组分内墙阻尼吸音涂料具有优异的吸音性能，且储存稳定性好，低温成膜性好。对比例1～3的各项性能相比于实施例有明显不足：对比例1使用了常规弹性丙烯酸乳液，膨胀珍珠岩未做表面处理(普通膨胀珍珠岩)，粒径为0～0.5mm，在储存稳定性方面无法达标；对比例2和对比例3分别使用了聚氨酯乳液和常用苯丙乳液，搭配常规粉料，不选用包覆型多孔憎水膨胀，虽然低温成膜性和热储稳定性较好，但没有吸音效果；对比例4-7中，可看出互穿网络结构苯乙烯-丙烯酸黏弹体高聚物乳液和包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩在特定的比例范围内用互相交联，才能有较好的低温成膜性和吸音效果；[0098]综上，本发明中，互穿网络结构植物纤维聚丙烯复合材料乳液和包覆型多孔憎水膨胀珍珠岩在特定的比例范围内用互相交联，形成具有一定阻尼作用的多孔空间结构，赋予涂层具有优异的声音能量消耗性能，从而达到吸音效果，在研发过程并解决了珍珠岩应用到涂料中引起漆膜强度较差的粉化开裂现象和常规后增稠胶化现象。[0099]以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。









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