一种楼板用高弹性隔声涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于涂料技术领域，特别涉及一种楼板用高弹性隔声涂料及其制备方法。


背景技术：

2.随着绿色建筑理念的发展，人们对建筑隔声越来越重视。目前毛坯住宅的楼板基本上不满足绿色建筑要求，即使采用常规木地板做法的装修住宅也较难满足楼板撞击声隔声的要求。民用建筑的楼板厚度普遍为100-120mm，其计权标准化撞击声压级普遍在79-84db，无法满足绿色建筑对楼板隔声性能的要求。为达到gb/t50118的要求，必须在楼板上加设隔声层，以提高楼板隔声性能。
3.分户楼板撞击声隔声处理常用方式为在楼板与瓷砖装饰面层之间铺设隔声砂浆、隔声垫、隔声板和隔声涂料。隔声涂料使用场景在混凝土楼板和瓷砖装饰面层之间，瓷砖面层和隔声涂料弹性垫层构成一个弹性共振系统。弹性共振系统隔声量δl可通过共振频率f0对进行分析。
4.δl≈40lg(f/f0)f＞＞f05.式中：δl—楼板撞击声改善量，db；
6.f—噪声频率，hz；
7.f0—面层与垫层组成的弹性系统共振频率，hz。
8.f0＝(1/2π)*(2e/md)
1/2
9.式中：e—涂料层的弹性模量，kg/cm2；
10.d—涂料层的厚度，cm；
11.m—面层材料的面密度，kg/cm2。
12.通过上式分析，涂料的隔声性能与涂料层的弹性、厚度及面密度有关。隔声涂料为厚涂型涂料。为防止涂料固化开裂，满足工艺性要求，现有的涂料大量采用了重钙粉、重晶石粉、云母粉、纤维等填料，尤其是云母粉和纤维等填料，会显著降低涂料的弹性，进而使涂料常存在隔音性能不足的问题，现有的涂层撞击声改善量仅为8-15db，影响用户体验。


技术实现要素：

13.本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种楼板用高弹性隔声涂料及其制备方法，解决了传统隔音涂料隔音性能不足的技术问题，本发明可获得良好的隔声性能，在楼板用隔声涂料领域具有广泛的应用前景。
14.为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
15.一种楼板用高弹性隔声涂料，包括如下质量份数的组分：
[0016][0017]
第一填料为空心刚性填料，第二填料为实心阻尼填料，第三填料为空心弹性填料；
[0018]
添加剂包括消泡剂、增稠剂和杀菌剂。
[0019]
进一步的，第一填料包括空心珍珠岩、膨胀蛭石或漂珠中的一种以上；
[0020]
第二填料包括丁腈胶粉、硅胶粉、聚氨酯粉、天然胶粉或顺丁胶粉中的一种以上；
[0021]
第三填料包括聚偏氯乙烯发泡微珠、丙烯腈发泡微珠或丙烯酸酯发泡微珠中的一种以上。
[0022]
进一步的，第一填料的质量与苯丙乳液和聚氨酯乳液总质量之比为0.1-0.25:1；
[0023]
第二填料的质量与苯丙乳液和聚氨酯乳液总质量之比为0.2-0.5:1；
[0024]
第三填料的质量与苯丙乳液和聚氨酯乳液总质量之比为0.1-0.5:1。
[0025]
进一步的，第三填料与第二填料的质量比为0.15-0.4:1。
[0026]
进一步的，苯丙乳液的固含量为45％-55％；
[0027]
聚氨酯乳液的固含量为45％-55％；
[0028]
苯丙乳液和聚氨酯乳液的重量比为1-2:1；
[0029]
苯丙乳液中，软单体与硬单体的质量比为20:4～20:7；
[0030]
聚氨酯乳液中，软单体与硬单体的质量比为20:3～20:5。
[0031]
进一步的，添加剂中，包括消泡剂2-5份，增稠剂1-5份，杀菌剂1-3份；
[0032]
消泡剂包括聚丙烯酸钠或矿物油；
[0033]
增稠剂包括聚氨酯；
[0034]
杀菌剂包括卡松防腐剂。
[0035]
进一步的，溶剂为去离子水。
[0036]
进一步的，第一填料的粒径为80-250μm；
[0037]
第二填料的粒径为100-180μm；
[0038]
第三填料的粒径为30-50μm。
[0039]
上述一种楼板用高弹性隔声涂料的制备方法，包括：
[0040]
在溶剂中加入羟乙基纤维素、第一部分分散剂、第一部分消泡剂和第一填料，搅拌后得到第一分散液；
[0041]
在第一分散液中加入苯丙乳液和聚氨酯乳液，搅拌后得到第二分散液；
[0042]
在第二分散液中加入第二部分分散剂、第二部分消泡剂、杀菌剂和第二填料，搅拌
后得到第三分散液；
[0043]
在第三分散液中加入第三填料，搅拌后得到第四分散液；
[0044]
在第四分散液中加入增稠剂，使分散液的粘度达到预定粘度。
[0045]
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
[0046]
(1)本发明采用聚氨酯乳液和苯丙乳液作为成膜物质，利用聚氨酯乳液柔韧性好的特点，提高涂料的弹性起到隔声作用；利用较硬的苯丙乳液提高涂料的静态承载能力。本发明通过聚氨酯乳液与苯丙乳液的共混改性，可获得兼具弹性与静承载能力的隔声涂料。
[0047]
(2)本发明通过使用具有空腔结构的第一填料替代重钙粉、重晶石、云母粉等实心填料，一方面可通过空心填料的体积填充作用，抑制涂料固化开裂，进而避免云母粉、重钙粉等对涂料的弹性的下降影响；另一方面空心结构具有吸声作用，减弱无机体质填料引起的隔声性能下降；
[0048]
(3)本发明通过实心阻尼填料(第二填料)和空心高弹填料(第三填料)的配合及配比控制，实现阻尼与弹性最佳协同匹配，扩展了涂料的变形能力，更好的发挥填料的阻尼作用，获得良好的隔声性能，楼板撞击声改善量达到25-30db。
[0049]
(4)本发明采用水性体系，减少了环境污染。
附图说明
[0050]
图1为本发明实施例1、实施例2和对比例3所用隔声涂料的撞击声测试曲线。
具体实施方式
[0051]
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0052]
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0053]
本发明一方面提供了一种楼板用高弹性隔声涂料，包括如下重量份原料：苯丙乳液100-200份、聚氨酯乳液100-200份、第一填料40-100份、第二填料80-200份、第三填料40-100份、羟乙基纤维素1.5-3份、分散剂2-5份、添加剂4-13份以及溶剂100-200份，其中：
[0054]
羟乙基纤维素是初始增稠剂，将水溶剂粘度调整到一定值，提高填料的分散性。
[0055]
根据本发明的一实施方式，第一填料为空心刚性吸声填料，包含空心珍珠岩、膨胀蛭石和漂珠中的一种或多种的组合，利用空心刚性材料的体积填充作用，提高涂料的抗裂性，同时空心结构具有吸声作用，可提高涂料的隔声性能。
[0056]
根据本发明的一实施方式，第二填料为实心阻尼填料，包含丁腈胶粉、硅胶粉、聚氨酯粉、天然胶粉、顺丁胶粉中的一种或多种的组合，利用高分子材料的粘弹性阻尼效应，提高隔声效果。
[0057]
根据本发明的一实施方式，第三填料为空心高弹填料，包含聚偏氯乙烯发泡微珠、丙烯腈发泡微珠、丙烯酸酯发泡微珠中的一种或多种的组合，利用热塑性空心微球，提高涂料的弹性变形能力，在较大的弹性变形区间内发挥第二填料和乳液的粘弹性阻尼作用，实现高的撞击声隔声效果。
[0058]
根据本发明的一实施方式，其中聚氨酯乳液与所述苯丙乳液的固含量为45％-55％，苯丙乳液的软单体与硬单体的的质量比为20:4～20:7，聚氨酯乳液软单体与硬单体的质量比为20/3～20/5，苯丙乳液与聚氨酯乳液的重量比例为1-2:1。
[0059]
根据本发明的一实施方式，其中第一填料与乳液的重量比例为0.1-0.25:1。
[0060]
根据本发明的一实施方式，其中第二填料与乳液的重量比例为0.2-1:1。
[0061]
根据本发明的一实施方式，其中第三填料与乳液的重量比例为0.1-0.5:1。
[0062]
根据本发明的一实施方式，其中第三填料与第二填料的重量比例为0.15-0.4:1。
[0063]
根据本发明的一实施方式，其中添加剂包括消泡剂、增稠剂及杀菌剂，具体的，消泡剂2-5份，增稠剂1-5份，杀菌剂1-3份。消泡剂为聚丙烯酸钠或矿物油，增稠剂为聚氨酯，杀菌剂为卡松防腐剂。通过添加剂消泡剂降低涂料在制备以及使用过程中的气泡，减小裂纹；通过增稠剂提高施工以及涂料的使用效果，减小裂纹；通过杀菌剂提高用户在使用时的安全性，避免长霉；进而，提高本技术涂料在实际使用涂料过程中，进一步的提高涂料的使用效果。
[0064]
根据本发明的一实施方式，楼板用高弹性隔声涂料主要包括苯丙乳液和聚氨酯乳液，聚氨酯乳液具有高弹性，提高涂料固化后的弹性，降低弹性共振体系的共振频率，提高隔声性能。
[0065]
根据本发明的一实施方式，其中溶剂为去离子水，在具备高弹性的隔声涂料的基础上，采用水性体系，减少了环境污染。
[0066]
本发明通过空心刚性填料的选择与配比调控，以及实心阻尼填料和空心高弹填料的选择与配比调控有效改善了隔声效果。
[0067]
本发明使用合适粒径的空心刚性填料，其粒径范围为80-250微米的混合粒径，替代常用的重钙粉、云母粉、纤维等无机刚性填料，以满足涂料的抗裂性要求，同时降低无机刚性填料对涂料弹性的劣化作用。此外，空心刚性填料具有吸声作用，可弥补其对涂料弹性劣化引起的隔声性能下降，进一步提高涂料的隔声性能。
[0068]
本发明通过空心高弹填料与实心阻尼填料的匹配，利用空心高弹填料的低弹性模量，产生较大的弹性应变，在大应变下结合实心阻尼填料与乳液的粘弹性作用，利用阻尼与弹性的协同匹配，起到减振隔声作用。
[0069]
本发明通过聚氨酯乳液和苯丙乳液的共混改性，调控乳液的硬段与软段的匹配，结合空心刚性填料、实心阻尼填料的匹配设计，构建粘弹性软段包裹刚性硬段的结构，实心涂料的动态粘弹性阻尼响应性能与静承载力学性能的最佳匹配。
[0070]
通过上述设计，本发明的涂料具有较高的弹性，在受撞击时，可以产生较大的弹性变形，在大应变范围内通过第二填料和乳液的粘弹性阻尼效应，衰减撞击能量，实现减振隔声效果。
[0071]
本发明另一方面提供一种涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0072]
在溶剂中加入第一填料，并搅拌，其中，第一填料与乳液的重量比例为0.1-0.25:1，搅拌速率为1000-1500转/分钟；
[0073]
加入所述苯丙乳液和聚氨酯乳液，并搅拌，其中，聚氨酯乳液与苯丙乳液的质量比为1-2:1，搅拌速率为800-1200转/分钟；
[0074]
加入第二填料，并搅拌，其中，第二填料与乳液的重量比例为0.2-1:1，搅拌速率为
800-1200转/分钟。
[0075]
加入第三填料，并搅拌，其中，第三填料与乳液的重量比例为0.1-1:1，搅拌速率为800-1200转/分钟。
[0076]
加入增稠剂，调整至施工所需的粘度。
[0077]
实施例1
[0078]
在200g水中加入4g羟乙基纤维素，1g分散剂和1g消泡剂、30g膨胀蛭石和30g珍珠岩；加入200g苯丙乳液和200g聚氨酯乳液；加入1.5g分散剂、2g消泡剂、2g防腐剂(杀菌剂)、100g聚氨酯粉、100g天然胶粉、40g丙烯腈发泡微珠、20g丙烯酸酯聚合物发泡微珠和适量增稠剂调节至施工所需粘度。本实施例中，第三填料和第二填料的质量比为0.3。
[0079]
如图1所示，使厚度为5mm涂料的计权撞击声压级改善量为30db。
[0080]
实施例2
[0081]
与实施例1相比，实施例2改变了涂料内第二填料和第三填料配比。实施例2中涂料含有100g聚氨酯粉和100g天然胶粉和20g丙烯腈发泡微珠、20g丙烯酸酯聚合物发泡微珠。本实施例中，第三填料和第二填料的质量比为0.2。
[0082]
如图1所示，使5mm涂料的计权撞击声压级改善量为27db。
[0083]
对比例1
[0084]
对比例1与实施例1相比，仅改变了乳液的组成及比例，其余物料均与实施例1相同。对比例1中乳液为软单体与硬单体的的质量比为20:4～20:7的苯丙乳液。
[0085]
使5mm涂料的计权撞击声压级改善量为25db。
[0086]
实施例1与对比例1相比获得良好的隔声性能使用聚氨酯乳液与苯丙乳液共混改性乳液，将涂料的撞击声改善量提高了5db。
[0087]
同时，对比例1涂料的抗压强度为0.3mpa，而实施例1的抗压强度为0.7mpa。使用聚氨酯乳液和苯丙乳液共混改性可以提高涂料的静态承载能力，同时保留高的弹性。
[0088]
对比例2
[0089]
对比例2与实施例1相比，使用传统的重钙粉和云母粉替代膨胀蛭石和珍珠岩，其余与实施例1相同。对比例2中，含有220g重钙粉和100g云母粉(与实施例1的膨胀蛭石和珍珠岩的总体积相当)。
[0090]
进而，可使5mm涂料的计权撞击声压级改善量为23db。
[0091]
实施例与对比例对1比，使用空心刚性填料替代常用的实心刚性填料，减弱了云母粉和重钙粉对涂料弹性的劣化作用，提高涂料的隔声性能，结合空腔结构的吸声作用，进一步提高涂料的隔声性能，将涂料的撞击声改善量提高了7db。
[0092]
对比例3
[0093]
对比例3与实施例1相比，改变了第二填料和第三填料的比例。实施例1中第三填料与第二填料的重量比为0.3，本对比例中第三填料与第二填料的重量比为0.05。
[0094]
如图1所示，使5mm涂料的计权撞击声压级改善量为21db。
[0095]
对比例4
[0096]
对比例4与实施例1相比，仅改变了第三填料的含量。对比例4中，含有60g丙烯腈发泡微珠、50g丙烯酸酯聚合物发泡微珠。本对比例第三填料与第二填料的重量比为0.55。
[0097]
进而，涂料配制过程中，因第三填料体积过大，无法形成均一的涂料。在添加100g
溶剂后，可施工形成均一涂料，但施工3mm湿膜后出现开裂现象，未形成均一完整的膜层。
[0098]
实施例1、实施例2与对比例对3和对比例4比，第二填料与第三填料配比的改变，导致实心阻尼填料与空心高弹填料的分散状态改变。空心高弹填料为薄壁结构热塑性材料，使其具有优良的弹性变形能力，空心高弹填料在涂膜内部弥散分散可在受撞击时产生较大的弹性变形，将撞击能量通过弹性应变储存，在产生弹性变形及弹性变形恢复过程中，利用第二填料和乳液的粘弹性阻尼效应衰减振动能量，起到振动隔声作用。第二填料和第三填料配比的变化，影响涂料内阻尼与弹性的匹配。本发明通过研究二者配比对涂料隔声性能的影响，确定了二者最优重量比为10：3。二者配比过高时，第三填料含量低，导致涂料弹性不足，无法产生足量的弹性变形。涂膜类似于实心固体，不可产生弹性压缩变形。在有限的弹性变形范围内，阻尼填料也无法通过粘弹性衰减面层受撞击产生的振动，导致隔声性能差。当二者比例过低时，第三填料含量高，配制涂料需要更多溶剂和乳液，溶剂水及乳液中的水挥发导致涂料体积收缩增大，涂料的抗裂性降低。
[0099]
对比例5
[0100]
对比例4与实施例2相比，仅改变了第一填料的含量。对比例4中，含有10g膨胀蛭石和10g珍珠岩。
[0101]
涂料施工3mm湿膜后出现开裂现象，未形成均一完整的膜层。
[0102]
对比例6
[0103]
对比例5与实施例2相比，仅改变了第一填料的含量。对比例5中，含有60g膨胀蛭石和60g珍珠岩。
[0104]
进而，涂料施工3mm湿膜后出现开裂现象。
[0105]
聚合物发泡微珠的密度低，吸油量大。同时因薄壁结构聚合物发泡微珠强度低，在涂料干燥时会出现收缩变形，导致其体积填充效果较差，易引起涂料开裂。
[0106]
作为主要体积填充作用的第一填料，当其与乳液的重量比低于1:10后，涂料收缩较大，无法形成均一完整的膜层。
[0107]
第一填料的粒径大于第三填料，当第一填料与乳液的重量比高于1:4后，第一填料堆垛间隙增大，导致乳液无法互相聚合形成均一完整的膜层。
[0108]
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
[0109]
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.一种楼板用高弹性隔声涂料，其特征在于，包括如下质量份数的组分：第一填料为空心刚性填料，第二填料为实心阻尼填料，第三填料为空心弹性填料；添加剂包括消泡剂、增稠剂和杀菌剂。2.根据权利要求1所述的一种楼板用高弹性隔声涂料，其特征在于，第一填料包括空心珍珠岩、膨胀蛭石或漂珠中的一种以上；第二填料包括丁腈胶粉、硅胶粉、聚氨酯粉、天然胶粉或顺丁胶粉中的一种以上；第三填料包括聚偏氯乙烯发泡微珠、丙烯腈发泡微珠或丙烯酸酯发泡微珠中的一种以上。3.根据权利要求1所述的一种楼板用高弹性隔声涂料，其特征在于，第一填料的质量与苯丙乳液和聚氨酯乳液总质量之比为0.1-0.25:1；第二填料的质量与苯丙乳液和聚氨酯乳液总质量之比为0.2-0.5:1；第三填料的质量与苯丙乳液和聚氨酯乳液总质量之比为0.1-0.5:1。4.根据权利要求1所述的一种楼板用高弹性隔声涂料，其特征在于，第三填料与第二填料的质量比为0.15-0.4:1。5.根据权利要求1所述的一种楼板用高弹性隔声涂料，其特征在于，苯丙乳液的固含量为45％-55％；聚氨酯乳液的固含量为45％-55％；苯丙乳液和聚氨酯乳液的重量比为1-2:1。6.根据权利要求1所述的一种楼板用高弹性隔声涂料，其特征在于，苯丙乳液中，软单体与硬单体的质量比为20:4～20:7；聚氨酯乳液中，软单体与硬单体的质量比为20:3～20:5。7.根据权利要求1所述的一种楼板用高弹性隔声涂料，其特征在于，添加剂中，包括消泡剂2-5份，增稠剂1-5份，杀菌剂1-3份；消泡剂包括聚丙烯酸钠或矿物油；增稠剂包括聚氨酯；杀菌剂包括卡松防腐剂。8.根据权利要求1所述的一种楼板用高弹性隔声涂料，其特征在于，溶剂为去离子水。
9.根据权利要求1所述的一种楼板用高弹性隔声涂料，其特征在于，第一填料的粒径为80-250μm；第二填料的粒径为100-180μm；第三填料的粒径为30-50μm。10.根据权利要求1-9任一项所述的一种楼板用高弹性隔声涂料的制备方法，其特征在于，包括：在溶剂中加入羟乙基纤维素、第一部分分散剂、第一部分消泡剂和第一填料，搅拌后得到第一分散液；在第一分散液中加入苯丙乳液和聚氨酯乳液，搅拌后得到第二分散液；在第二分散液中加入第二部分分散剂、第二部分消泡剂、杀菌剂和第二填料，搅拌后得到第三分散液；在第三分散液中加入第三填料，搅拌后得到第四分散液；在第四分散液中加入增稠剂，使分散液的粘度达到预定粘度。

技术总结
本发明公开了一种楼板用高弹性隔声涂料，包括苯丙乳液100-200份；聚氨酯乳液100-200份；第一填料40-100份；第二填料80-200份；第三填料40-100份；羟乙基纤维素1.5-3份；分散剂2-5份；添加剂4-13份；溶剂100-200份；第一填料为空心刚性填料，第二填料为实心填料，第三填料为空心弹性填料。本发明还公开了一种上述涂料的制备方法。本发明解决了传统隔音涂料隔音性能不足的技术问题，本发明可获得良好的隔声性能，在楼板用隔声涂料领域具有广泛的应用前景。景。景。


技术研发人员：赵阔 白晶莹 何楠 文陈 刘晓丽 王华权 赵有强 张立功 崔庆新 张家强 张北 张有玮 刘冬伟 平托
受保护的技术使用者：华润水泥技术研发有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/25