一种低温域环保型水性阻尼涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及阻尼材料制备技术领域，尤其涉及一种低温域环保型水性阻尼涂料及其制备方法。


背景技术：

2.阻尼材料是将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料，主要用于振动和噪声控制。材料的阻尼性能可根据它耗散振动能的能力来衡量，评价阻尼大小的标准是阻尼系数。导弹、运载火箭和飞机在飞行时，由于发动机工作和气动噪声等原因，会引起严重的宽频带随机振动和噪声环境，还会激发结构和电子控制仪器系统众多的共振峰，使结构出现疲劳失效和动态失稳，使电子控制仪器精度降低以至发生故障。
3.阻尼材料按特性分为五类，橡胶和塑料阻尼板用作夹芯层材料。应用较多的有丁基、丙烯酸酯、聚硫、丁腈和硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯和环氧树脂等。这类材料可以满足
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50
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200℃范围内的使用要求。橡胶和泡沫塑料用作阻尼吸声材料。应用较多的有丁基橡胶和聚氨酯泡沫，以控制泡孔大小、通孔或闭孔等方式达到吸声的目的。阻尼复合材料用于振动和噪声控制。它是将前两类材料作为阻尼夹芯层，再同金属或非金属结构材料组合成各种夹层结构板和梁等型材，经机械加工制成各种结构件。高阻尼合金阻尼性能在很宽的温度和频率范围内基本稳定。应用较多的是铜
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锌
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铝系、铁
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铬
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钼系和锰
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铜系合金。阻尼涂料由高分子树脂加入适量的填料以及辅助材料配制而成，是一种可涂覆在各种金属板状结构表面上，具有减振、绝热和一定密封性能的特种涂料。
4.火箭的地面和飞行试验故障约有三分之一与振动有关，而结构材料的阻尼性能不佳是造成这类故障的一个重要原因。为了提高结构的阻尼性能，可将结构材料和阻尼材料组合成复合材料，即由结构材料承受应力，阻尼材料产生阻尼作用，以达到控制振动和降低噪声的目的。是很好的减震降噪材料之一，如果能够将阻尼材料应用于火箭技术领域，则对车辆能够起到更好的降噪与保护效果，因此亟需一种较为专业的环保降噪材料来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明克服了现有技术的不足，提供一种低温域环保型水性阻尼涂料及其制备方法。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种低温域环保型水性阻尼涂料及其制备方法，包括以下步骤：
7.步骤s1：按照质量份比配制原料，所述原料组分包括：树脂粉末、环氧树脂、增稠剂、聚乙烯粉、聚合物多元醇，二异氰酸酯，光敏性引发剂，功能性多元醇单体和功能性多元醇以及扩链剂。
8.步骤s2：在反应釜釜中，将中空玻璃微珠、聚合物多元醇搅拌均匀后加入二异氰酸酯搅拌反应生成预聚体；在反应预聚体中加入与功能性多元醇单体继续搅拌2
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3小时，加入
中和剂，同时加入适量去离子水。
9.步骤s3：通过高速分散机分散，且所述高速分散机的分散速度从400转/min逐步提升至800转/min，提升时间为1
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3小时，控制分散温度不大于40℃，且分散时间1小时，得到聚氨酯乳液，进一步烘干得到水性阻尼材料。
10.本发明一个较佳实施例中，所述环氧树脂采用双酚a型环氧树脂。
11.本发明一个较佳实施例中，在所述步骤s1中配制的原料中，树脂粉末16
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30份、环氧树脂7
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12份、增稠剂6
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14份、聚乙烯粉聚合物4
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45份、多元醇3
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8份，二异氰酸酯3
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8份，功能性多元醇单体9
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12份，占功能性多元醇9
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13份。
12.本发明一个较佳实施例中，所述原料中还包括：丁基橡胶混合材料24
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29份、功能性硅烷4
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9份，催化剂7
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15份以及扩链剂1
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3份。
13.本发明一个较佳实施例中，所述中和剂在功能性多元醇中的百分比范围在49
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82％之间。
14.本发明一个较佳实施例中，所述步骤s3中加入光敏性引发剂1
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4份。
15.本发明一个较佳实施例中，所述聚乙烯粉为低密度聚乙烯粉。
16.本发明一个较佳实施例中，所述树脂粉末成分包括：羟基、酰胺基以及砜基中的其中一种或多种。
17.本发明一个较佳实施例中，所述步骤s3中，高速分散机进行分散之后，利用紫外灯下紫外光交联聚氨酯乳液。
18.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
19.(1)本发明通过高速分散机分散制得聚氨酯乳液，不仅制备效率较高，安全性以及制备效率更高，同时，通过分子设计在材料中同时引入共价交联与非共价交联，得到的阻尼材料不仅具有优异的机械性能，而且具有很好的低温阻尼性能。制备原料用的聚氨酯阻尼材料具有多交联、固化温度低、固化速度快等优点，特别适用于阻尼减震使用，材料整体平整光洁，无起泡、缩孔等缺陷。
20.(2)本发明中的丁基橡胶混合料具有良好的阻尼性能、耐老化性能及高低温性能，同时，的丁基橡胶混合料能与环氧树脂良好的结合，不仅不会降低纤维阻尼材料的抗弯及抗冲击性能，还能增加阻尼材料的减振降噪的作用，另一方面，本发明中的阻尼材料不仅具有良好的抗弯及抗冲击性能，减振性能也得到了提高。
21.(3)本发明通过不同玻璃化温度的丙烯酸酯类水乳液搭配使用，通过不同玻璃化温度乳液的搭配组合，实现了本产品的宽温域、高阻尼效果；另一方面，通过引入树脂粉末，特别是含有羟基、酰胺基、砜基的树脂粉末，能够明显改善本产品的低温条件下的附着力和韧性，保证了高效的耐低温冲击性能。
22.(4)本发明通过在步骤s2中加入的中空玻璃微珠，可能够显著改善材料的耐水性、抗压强度、收缩率和冲击强度。因此本发明提供的纤维阻尼材料不仅在抗弯曲性能上有了明显的提高，在减振性能、耐老化性能、耐高低温性能上也有明显的改进。
具体实施方式
23.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实
施例中的特征可以相互组合。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
25.一种低温域环保型水性阻尼涂料及其制备方法，包括以下步骤：
26.步骤s1：按照质量份比配制原料，原料组分包括：树脂粉末、环氧树脂、增稠剂、聚乙烯粉、聚合物多元醇，二异氰酸酯，光敏性引发剂，功能性多元醇单体和功能性多元醇以及扩链剂。
27.步骤s2：在反应釜釜中，将中空玻璃微珠、聚合物多元醇搅拌均匀后加入二异氰酸酯搅拌反应生成预聚体；在反应预聚体中加入与功能性多元醇单体继续搅拌2
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3小时，加入中和剂，同时加入适量去离子水。
28.步骤s3：通过高速分散机分散，且高速分散机的分散速度从400转/min逐步提升至800转/min，提升时间为1
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3小时，控制分散温度不大于40℃，且分散时间1小时，得到聚氨酯乳液，进一步烘干得到水性阻尼材料。
29.本发明一个较佳实施例中，环氧树脂采用双酚a型环氧树脂。
30.本发明一个较佳实施例中，在步骤s1中配制的原料中，树脂粉末16
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30份、环氧树脂7
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12份、增稠剂6
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14份、聚乙烯粉聚合物4
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45份、多元醇3
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8份，二异氰酸酯3
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8份，功能性多元醇单体9
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12份，占功能性多元醇9
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13份。其中还包括：丁基橡胶混合材料24
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29份、功能性硅烷4
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9份，催化剂7
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15份以及扩链剂1
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3份。
31.本发明一个较佳实施例中，中和剂在功能性多元醇中的百分比范围在49
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82％之间。步骤s3中加入光敏性引发剂1
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4份。聚乙烯粉为低密度聚乙烯粉。树脂粉末成分包括：羟基、酰胺基以及砜基中的其中一种或多种。步骤s3中，高速分散机进行分散之后，利用紫外灯下紫外光交联聚氨酯乳液。
32.本发明一个较佳实施例中，通过高速分散机分散制得聚氨酯乳液，不仅制备效率较高，安全性以及制备效率更高，同时，通过分子设计在材料中同时引入共价交联与非共价交联，得到的阻尼材料不仅具有优异的机械性能，而且具有很好的低温阻尼性能。制备原料用的聚氨酯阻尼材料具有多交联、固化温度低、固化速度快等优点，特别适用于阻尼减震使用，材料整体平整光洁，无起泡、缩孔等缺陷。
33.本发明一个较佳实施例中，丁基橡胶混合料具有良好的阻尼性能、耐老化性能及高低温性能，同时，的丁基橡胶混合料能与环氧树脂良好的结合，不仅不会降低纤维阻尼材料的抗弯及抗冲击性能，还能增加阻尼材料的减振降噪的作用，另一方面，本发明中的阻尼材料不仅具有良好的抗弯及抗冲击性能，减振性能也得到了提高。
34.本发明一个较佳实施例中，通过不同玻璃化温度的丙烯酸酯类水乳液搭配使用，通过不同玻璃化温度乳液的搭配组合，实现了本产品的宽温域、高阻尼效果；另一方面，通过引入树脂粉末，特别是含有羟基、酰胺基、砜基的树脂粉末，能够明显改善本产品的低温条件下的附着力和韧性，保证了高效的耐低温冲击性能。
35.本发明一个较佳实施例中，通过在步骤s2中加入的中空玻璃微珠，可能够显著改善材料的耐水性、抗压强度、收缩率和冲击强度。因此本发明提供的纤维阻尼材料不仅在抗弯曲性能上有了明显的提高，在减振性能、耐老化性能、耐高低温性能上也有明显的改进。
36.实施例1
37.按照质量份比配制原料，原料组分包括：树脂粉末16份、环氧树脂7份、增稠剂6份、聚乙烯粉聚合物4份、多元醇3份，二异氰酸酯3份，功能性多元醇单体9份，占功能性多元醇9份。其中还包括：丁基橡胶混合材料24份、功能性硅烷4份，催化剂7份以及扩链剂1份。在反应釜釜中，将中空玻璃微珠、聚合物多元醇搅拌均匀后加入二异氰酸酯搅拌反应生成预聚体；在反应预聚体中加入与功能性多元醇单体继续搅拌2
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3小时，加入中和剂，同时加入适量去离子水。通过高速分散机分散，且高速分散机的分散速度从400转/min逐步提升至800转/min，提升时间为1
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3小时，控制分散温度不大于40℃，且分散时间1小时，得到聚氨酯乳液，进一步烘干得到水性阻尼材料。
38.实施例2
39.按照质量份比配制原料，原料组分包括：树脂粉末30份、环氧树脂12份、增稠剂14份、聚乙烯粉聚合物45份、多元醇8份，二异氰酸酯8份，功能性多元醇单体12份，占功能性多元醇9
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13份。其中还包括：丁基橡胶混合材料29份、功能性硅烷9份，催化剂15份以及扩链剂3份。在反应釜釜中，将中空玻璃微珠、聚合物多元醇搅拌均匀后加入二异氰酸酯搅拌反应生成预聚体；在反应预聚体中加入与功能性多元醇单体继续搅拌2
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3小时，加入中和剂，同时加入适量去离子水。通过高速分散机分散，且高速分散机的分散速度从400转/min逐步提升至800转/min，提升时间为1
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3小时，控制分散温度不大于40℃，且分散时间1小时，得到聚氨酯乳液，进一步烘干得到水性阻尼材料。
40.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
41.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。