一种宽频隔声超材料重质阻尼涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料制备，具体涉及一种宽频隔声超材料重质阻尼涂料及其制备方法。

背景技术：

1、目前，隔声阻尼涂层材料多以水性或溶剂型聚合物为连续相，并配合硫酸钡、云母粉、滑石粉、氧化物粉体等无机填料进行复合，以提高膜层的面密度、刚度调节能力和振动衰减能力，部分技术方案还会引入橡胶相、树脂改性组分、空心颗粒、片状填料或功能颗粒，以改善涂层的施工性、成膜性及隔声阻尼综合表现，该类材料通常可涂覆于金属板、建筑围护件及设备表面，通过形成一定厚度的复合膜层发挥隔声、减振及表面防护作用。

2、然而，现有宽频隔声超材料重质阻尼涂料在兼顾低频隔声与宽频阻尼方面仍存在一定局限，对于以重质填料提高面密度的体系，虽然有助于增强对声传播的阻隔作用，但在实际成膜过程中，聚合物连续相与高比例无机填料之间往往仅表现为常规分散或机械混合状态，不同组分之间缺少连续、稳定的界面衔接关系，导致膜层内部的密度差异、模量差异和多相层次结构难以得到有效组织，进而影响声波在膜层中的路径转换、局部反射及振动耗散过程的协同展开。

3、此外，现有技术中多相组分较多、填料含量较高时，体系内部还容易出现颗粒分布不均、局部团聚、相间过渡不足及成膜收缩不协调等情况，使所得膜层更接近于一般多组分堆积结构，该种结构状态下，各组分在受振过程中的应力传递链条易发生中断，局部区域容易形成刚性集中或界面脱耦，从而削弱隔声与阻尼之间的协同关系，由此，现有宽频隔声超材料重质阻尼涂料的宽频隔声性能和阻尼性能仍有进一步提升空间。

4、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种宽频隔声超材料重质阻尼涂料及其制备方法，用于解决现有技术中隔声阻尼材料的宽频隔声性能和阻尼性能有待进一步提高的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种宽频隔声超材料重质阻尼涂料，包括以下重量份的原料组成：去离子水3-5份、羟乙基纤维素0.5-0.7份、锚定阻尼浆料50-56份、增韧微凝胶10-14份、聚丙烯酸钠0.3-0.5份、重晶石粉20-25份、云母粉5-7份、磷酸三丁酯0.2-0.4份和己二酸二肼0.8-1.2份；

4、其中，所述锚定阻尼浆料为由阻尼功能乳液和锚定共振颗粒复合形成的浆料；所述增韧微凝胶为含有藻酸盐链段、甘油增塑结构单元和钙离子交联结构单元的微凝胶分散体。

5、进一步的，所述锚定阻尼浆料的制备方法为：将阻尼功能乳液和去离子水加入到反应釜中搅拌，搅拌均匀后加入锚定共振颗粒，再加入10wt%氨水，将反应釜升温至35-40℃保温搅拌1.5-2.5h，反应结束后静置脱泡20-40min，得到锚定阻尼浆料，其中，所述阻尼功能乳液、去离子水、锚定共振颗粒和10wt%氨水的用量比为420-520ml:25-45ml:45-70g:4-10ml。

6、进一步的，所述阻尼功能乳液的制备方法为：将去离子水、十二烷基硫酸钠和吐温-80加入到反应釜中搅拌，搅拌均匀后通入氮气，再加入复合反应液，搅拌均匀后加入5wt%过硫酸铵水溶液，再将反应釜升温至75-78℃保温搅拌3-4h，随后将反应体系降温至35-45℃，加入10wt%氨水，反应结束后降温至室温，采用100-150目滤网过滤，得到阻尼功能乳液。

7、进一步的，所述去离子水、十二烷基硫酸钠、吐温-80、复合反应液、5wt%过硫酸铵水溶液和10wt%氨水的用量比为320-420ml:3-5g:4-8ml:120-160ml:50-90ml:6-12ml，其中，所述复合反应液由丙烯酸正丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、二丙酮丙烯酰胺、3-丙烯酰胺基苯硼酸按用量比55-75ml:35-55ml:30-45ml:4-8ml:8-14g:5-9g混合得到。

8、进一步的，所述锚定共振颗粒的制备方法为：将去离子水、六水合三氯化铁和四水合氯化亚铁加入到反应釜中搅拌，搅拌均匀后通入氮气，再加入25wt%氨水，随后将反应釜升温至75-80℃保温搅拌0.5-1h，然后将反应体系降温至25-30℃，加入三羟甲基氨基甲烷和10wt%盐酸，再加入多巴胺盐酸盐保温搅拌1.5-2.5h；接着加入10wt%氯化钡水溶液搅拌，再加入10wt%硫酸钠水溶液，于25-30℃保温搅拌0.8-1.5h，后处理得到锚定共振颗粒。

9、进一步的，所述去离子水、六水合三氯化铁、四水合氯化亚铁、25wt%氨水、三羟甲基氨基甲烷、10wt%盐酸、多巴胺盐酸盐、10wt%氯化钡水溶液和10wt%硫酸钠水溶液的用量比为120-140ml:12-15g:5-6g:9-15ml:1-2g:2-4ml:1-2g:45-60ml:45-60ml，后处理包括：反应结束后过滤收集滤饼，将滤饼用去离子水洗涤2-4次，再置于55-65℃的干燥箱中真空干燥5-7h，得到锚定共振颗粒。

10、进一步的，所述增韧微凝胶的制备方法为：将去离子水加入到反应釜中并升温至55-60℃，搅拌状态下加入海藻酸钠，搅拌均匀后加入甘油继续搅拌，然后将反应体系降温至25-30℃，再加入10wt%氯化钙水溶液并持续搅拌0.5-1h，反应结束后静置熟化20-40min，过80-120目滤网，得到增韧微凝胶。

11、进一步的，所述去离子水、海藻酸钠、甘油和10wt%氯化钙水溶液的用量比为380-460ml:16-22g:8-14ml:90-140ml。

12、本发明还公开了一种宽频隔声超材料重质阻尼涂料的制备方法，包括以下步骤：将去离子水和羟乙基纤维素加入到反应釜中搅拌，搅拌均匀后加入锚定阻尼浆料和增韧微凝胶继续搅拌，然后加入聚丙烯酸钠，搅拌均匀后依次加入重晶石粉和云母粉分散，再加入磷酸三丁酯和己二酸二肼继续搅拌0.5-1h，混合结束后采用100-150目滤网过滤，并进行5-15min脱泡，得到宽频隔声阻尼涂料。

13、本发明具备下述有益效果：

14、1、锚定阻尼浆料进入体系后，在重晶石粉、云母粉与有机连续相之间形成稳定的复合连接结构，使高密度组分、片状填料及功能颗粒能够在膜层内部保持较好的协同分布；增韧微凝胶进一步调节多相体系间的结构衔接，降低高填料状态下局部收缩差异，使云母粉的片层结构及重晶石粉的空间分布得以稳定保持，与此同时，己二酸二肼促进成膜后结构稳定，磷酸三丁酯改善体系成膜过程中的相态协调性，使所得涂层内部形成具有密度梯度、界面差异和多相特征的复合结构，有利于声波在传播过程中的多重衰减。

15、2、锚定阻尼浆料作为体系中的主要响应相，对重晶石粉、云母粉及功能颗粒形成有效包容，使外部振动作用下的应力能够在不同组分之间逐步传递与分散，增韧微凝胶与其协同作用后，可进一步缓解局部应变集中，使复合体系在保持结构完整性的同时具有更充分的形变协调空间；己二酸二肼构建的稳定网络与磷酸三丁酯调节后的成膜状态相互配合，使重质填料带来的结构约束、片状填料形成的界面作用以及锚定阻尼浆料自身的黏弹响应能够共同参与振动能量耗散过程。

16、3、增韧微凝胶的引入改善了高固含体系中各组分之间的组织状态，使锚定阻尼浆料能够更稳定地包覆和连接重晶石粉、云母粉及功能颗粒，降低高密度填料体系在成膜过程中的结构失衡倾向；己二酸二肼进一步提高膜层形成后的结构稳定性，磷酸三丁酯则协调涂层形成过程中的流动与收缩行为，使重质组分的引入不再单纯表现为填料增加，而是在连续相、微凝胶相及无机填料相共同作用下形成较均衡的复合结构状态，从而兼顾体系密实性、结构稳定性与长期使用过程中的性能保持。