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水性阻尼涂料阻尼性能的研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2016-06-16  來源:吉林化工學院化工與材料工程學  作者:蔣巍  瀏覽次數:3343
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     阻尼涂料是一種具有消音、隔聲、減振、隔熱等性能的特種涂料,可廣泛應用于飛機、汽車、船舶和各種機械的減振降噪中。由于該種涂料黏度適中可直接噴涂于結構表面,因此施工方便,尤其對結構復雜的表面,更能體現出它的優越性。阻尼涂料作為一種功能性涂料,將向著高阻尼性能、寬溫域、智能化、精細化方向發展。本研究研制開發了一種吸振效率高、高阻尼溫度范圍寬、應用領域廣、流平性好、穩定性好、質輕廉價的多功能水性阻尼涂料。
1 實驗部分
1.1 主要原料
    本研究制備的阻尼涂料選用三種改性后的聚丙烯酸類、聚醋酸乙烯酯類乳液為主要樹脂基料,其中乳液A:Tg=45℃,北京東方亞科力化工科技有限公司;乳液B:Tg=0℃,南通生達化工有限公司;乳液C:Tg=-20℃,北京東方石油化工有限公司有機化工廠;主要助劑有增稠劑,吉林省金輝物資有限公司;分散劑OP、干燥劑錳鹽,南通海石化工助劑有限公司;云母粉等填料,海城市金恒菱鎂有限公司。
1.2 基本配方
水性阻尼涂料的基本配方見表1,填料配方見表2。
1.3 性能檢測
1.3.1 測試涂層樣板的制作
       按GB/T。保罚玻罚保梗梗病镀崮ひ话阒苽浞ā芬幎ǖ姆椒,采用刮涂的方式在100mm×50mm 的鋼板上制備阻尼涂料的涂膜,干膜厚度為2.0mm±0.2mm,樣板在室溫下放置15~30min,然后在60±2℃條件下烘烤2h,取出后在室溫下再放置24h后進行試驗。
1.3.2 干燥時間的測定
       干燥時間的測定按照GB/T。保罚玻福罚埂镀崮ぁ⒛佔幽じ稍飼r間測定法》規定中的丙法(刀片法)進行。
1.3.3 附著力的測定
       在涂裝鋼板上將涂料涂成長80 mm、寬40mm、厚度3~4mm 的形狀,表面刮平,加熱條件100±2℃,1h,取出,在標準條件下放置24h,用單面刀片在試片上切割兩條間距為5mm 的平行線,切割力要均勻、適度,使刀刃口在切割中正好穿透涂層而觸及底材,然后均勻地從底部剝離涂層,按照表3標準判定級別。
 
1.3.4 復合損耗因數的測定
       采用GB/T16406—1996《聲學材料阻尼性能的彎曲共振測試方法》規定的方法B自由懸梁法進行ηc的測定。
1.3.5 灰分的測定
     灰分按照GB/T。矗矗梗福保梗梗贰痘曳值臏y定》規定進行測試,將已稱量試樣放入坩堝中,在程序控溫電爐上加熱,設置升溫程序,加熱至含碳物質全部燒盡,并達到質量恒定,計算灰分含量。
2 結果與討論
2.1 乳液種類對涂料性能的影響
    水性阻尼涂料通常以乳液為樹脂基料,但由于單一的乳液阻尼溫度范圍窄,無法滿足涂料實際應用的溫度范圍,因此本研究選用三種乳液,做適當的篩選和匹配,以獲得阻尼溫域較寬、實用性強的阻尼涂料。對復合材料的阻尼性能多數以復合損耗因數ηc
表示,復合損耗因數越大,阻尼溫域越寬,則材料具有更好的阻尼性能。圖1為單種乳液的ηc~T圖,圖2為按一定比例共混的復合膠乳的ηc~T 圖?紤]到涂料的附著力、黏度等使用性能,最終確定復合膠乳的配比為膠乳A∶膠乳B∶膠乳C=1∶2∶1,可確保該涂料在-30~40℃的實際使用溫下具有良好的阻尼性能。


 
2.2 增稠劑對涂料性能的影響
     水性阻尼涂料施工方便,有良好的儲存穩定性和優良的表觀效果,在很大程度上取決于增稠劑的選擇。作者選取幾種常用的增稠劑,與本研究所用的復合增稠劑比較,對阻尼涂料性能的影響(見表4)。
 
    聚氨酯類增稠劑兼具疏水基團和親水基團,可增強涂料的耐水性、流平性、穩定性,但耐酸性試驗證明其在pH=4的鹽酸溶液中穩定性不是最好;纖維素類增稠劑通過疏水主鏈與水分子締合成氫鍵,增強了涂料的粘結穩定性,但儲存穩定性有所下降,考慮原因可能是受天然高分子降解的影響;無機增稠劑如蒙脫土、膨潤土等具有穩定性更好的優點,但涂膜后流平性較差,涂料表面不平整。RM-800是一種低氣味、不含溶劑的水性非離子締合型流變改性劑,與無機增稠劑復合使用,可得到極佳的流動和流平性、均勻的成膜性能、光澤展現性和高增稠效率。而且低氣味、低VOC的非溶劑設計無污染,也可用于其它涂料。
 
2.3 云母粉粒徑的影響
   云母粉是阻尼涂料常用的填料之一,當云母粉與高分子材料配制成膜,遇到振動云母粉的片狀結構致使其會沿著振動方向垂直的方向運動,運動過程力學能轉化為熱能,從而起到阻尼減振的作用!≡颇阜哿降拇笮ψ枘嵬苛掀鸬淖饔貌煌,隨著云母粉粒徑的減小,損耗因數ηc值會不斷提高,玻璃化轉變溫域相對變窄;隨著云母粉粒徑的逐漸增大,涂料的阻尼峰值會相應下降,但阻尼溫域會變寬。不同粒徑的云母粉對阻尼性能的影響見圖3。
  由圖3可知,考慮涂料的阻尼性能和實際使用溫域,本研究采用粒徑大小不同的兩種云母粉填料,由于粒徑較小的云母粉在涂料中分散較緊密,產生摩擦幾率較大,阻尼效果較明顯,故應適當增加粒徑較小的600目云母粉的比例,采用600目與100目比例為2∶1的混合云母粉,綜合效果較好。
3 結論
       本文的研究可以得到結論。
    (1)選用復合乳液作為阻尼涂料的樹脂基材,在涂料的附著力、穩定性及阻尼性能都比單一乳液效果好,當乳液A∶乳液B∶乳液C=1∶2∶1時,涂料的阻尼溫域寬,-20℃時復合損耗因數為0.08,20℃時復合損耗因數為0.36,50℃時復合損耗因數為0.18,阻尼性能優良,可廣泛用于交通運輸領域。
       (2)選用有效的增稠劑可改善涂料外觀,提高涂膜的流平性、儲存穩定性,便于施工。
      (3)選用不同粒徑的云母粉作填料,既能拓寬涂料的阻尼溫域又能增強涂料的阻尼性能,我們選用600目∶100目為2∶1的混合云母粉取得了很好的阻尼效果。
 
 
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