技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体提供一种微发泡水性阻尼涂料及其制备方法。
背景技术
阻尼涂料是利用高分子材料所具有的粘弹性能，吸收一部分的振动能，再以热的形式释放出来(即力学损耗)，从而达到减小振幅，降低振动，抑制噪声的目的。水性阻尼涂料是一种以水为主要分散溶剂，以无机物和有机物为填料，不含有毒有机溶剂的环保涂料。由于水性阻尼涂料同时具有良好的耐燃性，高附着力，耐腐蚀性，耐老化性、高阻尼性能且成本低廉等优点，目前正被广泛应用在汽车，火车，轮船，飞机，工程机械和其他民用电器领域，起到隔声，吸声，制振和保温作用。
然而传统的发泡阻尼涂料在制备的过程中采用化学发泡方法或者物理发泡求外，泡孔大小和密度难以控制。采用物理方法发泡，由于热塑性树脂涂层固化时间较长，热固性树脂涂层固化需要高温，发泡气体难以稳定，故多限于其塑料及其复合材料中应用。
基于上述现状，如何有效控制阻尼涂料的泡孔大小和密度，就成为亟需解决的技术问题。有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了有效控制阻尼涂料的泡孔大小和密度，本发明提供了一种微发泡水性阻尼涂料，通过发泡气体进行发泡，孔大小和密度可通过发泡气体的温度和压力进行调节，实现了有效控制阻尼涂料的泡孔大小和密度的目的。
本发明的技术方案为：
一种微发泡水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以阻尼填料为主要填料，以有机填料为辅助填料，并加入适量的交联剂、催化剂、气体发泡剂和水，各原料的重量配比为：水性乳液10份～60份、阻尼填料20份～80份、有机填料0.5份～10份、交联剂10份～50份、催化剂0.01份～2份、水5份～30份；气体发泡剂的温度为220℃～250℃，气体发泡剂的压力为8Mpa～10Mpa。
作为上述微发泡水性阻尼涂料的优选技术方案中，气体发泡剂为CO2气体，气体发泡剂的温度为235℃，气体发泡剂的压力为9Mpa。
作为上述微发泡水性阻尼涂料的优选技术方案中，包含以下重量份的原料：水性乳液35份、阻尼填料50份、有机填料5份、交联剂30份、催化剂1份、水17份。
作为上述微发泡水性阻尼涂料的优选技术方案中，水性乳液为水性丙烯酸树脂乳液、醇酸树脂乳液、环氧树脂乳液或聚氨酯树脂乳液中的两种或几种，其中，水性丙烯酸、醇酸树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂的玻璃化温度均为20℃～80℃。
作为上述微发泡水性阻尼涂料的优选技术方案中，阻尼填料为片状云母、石墨、碳酸钙、硫酸钡或钛白粉玻璃纤维中的一种或几种。
作为上述微发泡水性阻尼涂料的优选技术方案中，有机填料为润湿剂、分散剂、消泡剂、流平剂、pH调节剂、阻燃剂或防腐剂中的一种或几种；pH调节剂用于调节微发泡水性阻尼涂料的pH值，微发泡水性阻尼涂料的pH值大于或等于7.5。
作为上述微发泡水性阻尼涂料的优选技术方案中，催化剂为甲基咪唑、对甲苯磺酸或者对甲苯磺酸钠中的一种或几种，催化剂的质量浓度为10～90％。
在另一个方面，本发明提供一种制备上述微发泡水性阻尼涂料的方法，包括以下步骤：
(1)水性混合乳液的配制：将水性丙烯酸、醇酸树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种按照任意重量配比，然后溶解于水中，其在水溶液中的固含量为10～50％，搅拌混合后即获得水性乳液混合物；
(2)填料、助剂的加入：将阻尼填料、交联剂和催化剂按照重量配比加入步骤(1)配制的水性混合乳液中，然后在该水溶液中加入润湿剂、分散剂、消泡剂、流平剂、阻燃剂和防腐剂，高速搅拌混合后；
(3)pH值调节：添加pH调节剂调节步骤(2)中得到的水溶液的pH值，使得该水溶液的pH值大于或等于7.5；
(4)气体发泡：向步骤(3)中得到的水溶液中通入气体发泡剂进行发泡。
作为上述方法的优选技术方案中，步骤(4)中采用移动注射系统向步骤(3)得到的水溶液中通入CO2气体发泡剂进行发泡，即得微发泡水性阻尼涂料。
本发明的有益效果为：
1、和现有技术相比，本发明的微发泡水性阻尼涂料，采用CO2气体作为发泡剂，通过控制CO2气体的温度和压力来调节孔大小和密度，实现了有效控制阻尼涂料的泡孔大小和密度的目的。
2、采用玻璃化温度为20℃～80℃的水性丙烯酸、醇酸树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂，使得微发泡水性阻尼涂料能够在200℃以上通过潜伏催化剂的作用快速固化交联，提高了微发泡水性阻尼涂料的固化速度。
3、在实际操作过程中，采用移动注射系统向步骤(3)得到的水溶液中通入超临界CO2气体发泡剂进行发泡，通过喷枪将物料喷射到基体表面形成涂层，孔大小和密度可通过超临界气体的温度和压力，在一定范围内调节。物料喷出后，由于温度压力的降低，在物料内部形成大量的气泡核，并逐渐长大生成泡孔，时间越长，产生的泡孔越大，密度越小，该过程即可控制泡孔的大小和密度。同时，由于催化剂在220℃以上条件下的催化作用，水性乳液与氨基树脂发生交联反应。
附图说明
图1是本发明的微发泡水性阻尼涂料制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1，图1是本发明的微发泡水性阻尼涂料制备方法的流程图。
实施例1
一种微发泡水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以阻尼填料为主要填料，以有机填料为辅助填料，并加入适量的交联剂、催化剂、气体发泡剂和水；
包含以下重量份的原料：
水性乳液10份、阻尼填料80份、有机填料0.5份、交联剂50份、催化剂0.01份、水30份；
气体发泡剂为CO2气体，气体发泡剂的温度为220℃，气体发泡剂的压力为10Mpa。
优选地，水性乳液为水性丙烯酸树脂乳液和醇酸树脂乳液的混合液，其中，水性丙烯酸、醇酸树脂的玻璃化温度均为20℃～30℃。
优选地，阻尼填料为片状云母和石墨。
优选地，有机填料为润湿剂、分散剂和pH调节剂，pH调节剂用于调节微发泡水性阻尼涂料的pH值，微发泡水性阻尼涂料的pH值大于或等于7.5。
优选地，交联剂包括双氰胺和醚化型三聚氰胺甲醛树脂，双氰胺和醚化型三聚氰胺甲醛树脂的配比为2:1。
优选地，催化剂为甲基咪唑，其质量浓度为10％。
一种微发泡水性阻尼涂料的方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)水性混合乳液的配制：将5份水性丙烯酸、5份醇酸树脂溶解于水中，其在水溶液中的固含量为10％，搅拌混合后即获得水性乳液混合物；
(2)填料、助剂的加入：将50份片状云母、30份石墨、33份双氰胺、17份醚化型三聚氰胺甲醛树脂、0.01份甲基咪唑加入步骤(1)配制的水性混合乳液中，然后在该水溶液中加入0.3份润湿剂、0.2份分散剂高速搅拌混合后；
(3)pH值调节：添加pH调节剂调节步骤(2)中得到的水溶液的pH值，使得该水溶液的pH值大于或等于7.5；pH调节剂为碱性调节剂，如氢氧化钠、氨水等。
(4)气体发泡：采用移动注射系统向向步骤(3)中得到的水溶液中通入超临界CO2气体进行发泡，即得微发泡水性阻尼涂料。
通过喷枪将物料喷射到基体表面形成涂层，孔大小和密度可通过超临界气体的温度和压力，在一定范围内调节。物料喷出后，由于温度压力的降低，在物料内部形成大量的气泡核，并逐渐长大生成泡孔，时间越长，产生的泡孔越大，密度越小，该过程即可控制泡孔的大小和密度。同时，由于催化剂在220℃以上条件下的催化作用，水性乳液与氨基树脂发生交联反应。
实施例2
一种微发泡水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以阻尼填料为主要填料，以有机填料为辅助填料，并加入适量的交联剂、催化剂、气体发泡剂和水；
包含以下重量份的原料：
水性乳液60份、阻尼填料20份、有机填料10份、交联剂10份、催化剂2份、水5份；
气体发泡剂为CO2气体，气体发泡剂的温度为250℃，气体发泡剂的压力为8Mpa。
优选地，水性乳液为环氧树脂乳液和聚氨酯树脂乳液的混合液，其中，环氧树脂和聚氨酯树脂的玻璃化温度均为40℃～60℃。
优选地，阻尼填料为碳酸钙。
优选地，有机填料为消泡剂、流平剂和pH调节剂，pH调节剂用于调节微发泡水性阻尼涂料的pH值，微发泡水性阻尼涂料的pH值大于或等于8.0。
优选地，交联剂包括双氰胺和醚化型三聚氰胺甲醛树脂，双氰胺和醚化型三聚氰胺甲醛树脂的配比为3:1。
优选地，催化剂为对甲苯磺酸，其质量浓度为90％。
一种微发泡水性阻尼涂料的方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)水性混合乳液的配制：将40份环氧树脂、20份聚氨酯树脂溶解于水中，其在水溶液中的固含量为50％，搅拌混合后即获得水性乳液混合物；
(2)填料、助剂的加入：将20份碳酸钙、7.5份双氰胺、2.5份醚化型三聚氰胺甲醛树脂、2份对甲苯磺酸加入步骤(1)配制的水性混合乳液中，然后在该水溶液中加入7份消泡剂、3份流平剂高速搅拌混合后；
(3)pH值调节：添加pH调节剂调节步骤(2)中得到的水溶液的pH值，使得该水溶液的pH值大于或等于8.0；pH调节剂为碱性调节剂，如氢氧化钠、氨水等。
(4)气体发泡：采用移动注射系统向向步骤(3)中得到的水溶液中通入超临界CO2气体进行发泡，即得微发泡水性阻尼涂料。
通过喷枪将物料喷射到基体表面形成涂层，孔大小和密度可通过超临界气体的温度和压力，在一定范围内调节。物料喷出后，由于温度压力的降低，在物料内部形成大量的气泡核，并逐渐长大生成泡孔，时间越长，产生的泡孔越大，密度越小，该过程即可控制泡孔的大小和密度。同时，由于催化剂在200℃以上条件下的催化作用，水性乳液与氨基树脂发生交联反应。
实施例3
一种微发泡水性阻尼涂料，以水性乳液为主剂，以阻尼填料为主要填料，以有机填料为辅助填料，并加入适量的交联剂、催化剂、气体发泡剂和水；
包含以下重量份的原料：
水性乳液35份、阻尼填料50份、有机填料5份、交联剂30份、催化剂1份、水17份。
气体发泡剂为CO2气体，气体发泡剂的温度为235℃，气体发泡剂的压力为9Mpa。
优选地，水性乳液为醇酸树脂乳液、环氧树脂乳液的混合液，其中，醇酸树脂、环氧树脂的玻璃化温度均为70℃～80℃。
优选地，阻尼填料为硫酸钡和钛白粉玻璃纤维。
优选地，有机填料为阻燃剂、防腐剂和pH调节剂，pH调节剂用于调节微发泡水性阻尼涂料的pH值，微发泡水性阻尼涂料的pH值大于或等于8.5。
优选地，交联剂包括双氰胺和醚化型三聚氰胺甲醛树脂，双氰胺和醚化型三聚氰胺甲醛树脂的配比为5:1。
优选地，催化剂为对甲苯磺酸钠，其质量浓度为50％。
一种微发泡水性阻尼涂料的方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)水性混合乳液的配制：将25份醇酸树脂、10份环氧树脂溶解于水中，其在水溶液中的固含量为30％，搅拌混合后即获得水性乳液混合物；
(2)填料、助剂的加入：将30份硫酸钡、20份钛白粉玻璃纤维、25份双氰胺、5份醚化型三聚氰胺甲醛树脂、1份对甲苯磺酸钠，加入步骤(1)配制的水性混合乳液中，然后在该水溶液中加入3份阻燃剂、2份防腐剂高速搅拌混合后；
(3)pH值调节：添加pH调节剂调节步骤(2)中得到的水溶液的pH值，使得该水溶液的pH值大于或等于8.5；pH调节剂为碱性调节剂，如氢氧化钠、氨水等；
(4)气体发泡：采用移动注射系统向向步骤(3)中得到的水溶液中通入超临界CO2气体进行发泡。
通过喷枪将物料喷射到基体表面形成涂层，孔大小和密度可通过超临界气体的温度和压力，在一定范围内调节。物料喷出后，由于温度压力的降低，在物料内部形成大量的气泡核，并逐渐长大生成泡孔，时间越长，产生的泡孔越大，密度越小，该过程即可控制泡孔的大小和密度。同时，由于催化剂在240℃以上条件下的催化作用，水性乳液与氨基树脂发生交联反应。
至此，已经结合优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。