【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水性涂料，具体涉及一种宽温域的水性阻尼乳液及其制备方法和应用。
技术介绍
1、阻尼指的是在一个振动系统或者体系当中振幅逐渐减弱的现象和表征出现这种现象的一种手段，主要是由外界因素或者自身固有的特殊结构和特性来实现的。在现有的几种阻尼材料中，聚合物阻尼材料的性能远优于其他的品类的阻尼材料，聚合物阻尼材料的阻尼性能是靠聚合物的粘弹性以及分子链段的热运动提供的，从而提高了聚合物的内耗。
2、内耗是当有噪音所产生的机械波作用到聚合物时，聚合物内部的分子链段键长、键角、以及主链段和各侧链的空间位阻发生变化，沿着作用力的相反方向产生一个摩擦的力，从而依靠摩擦消耗能量达到了一个将机械能转化和消耗的目的。聚合物阻尼材料通常认为只有当损耗因子tanδ>0.3时，材料才具备良好的阻尼性能，通常也把tanδ>0.3时对应的温度范围称作有效阻尼温域。而很多领域，如汽车阻尼材料、户外的音响喇叭上的音盆阻尼涂层、航空航天设备由于工作的温度范围大，需要更宽的阻尼温域。
3、水性阻尼涂层由于对环境友好，得到了快速的发展，在现有的水性阻尼涂层中为了获得更宽的阻尼温域，往往使用共聚改性、共混改性、填料改性、交联互穿网络改性、核壳结构改性等方式来获得更宽领域的阻尼温域。
4、cn109705685a公开了一种交联型宽温域水性阻尼涂料，在006段中载有由玻璃化温度为20℃的苯乙-丙烯酸酯乳液15份，玻璃化温度为-10℃的水性环保丙烯酸酯乳液20份，玻璃化温度为-20℃的水性环保丙烯酸酯乳液15份以及其他辅助
5、cn111269624a中公开的阻尼材料主要采用纯丙核壳结构乳液、苯丙核壳结构乳液、硅丙核壳结构乳液、vae乳液、及其他助剂和填料组成；但从其实施例中最终结果的损耗因子tanδ值来看，在-40℃～100℃之间的数值主要集中在0.05～0.28之间，仅仅一个温度下达到0.31。
6、现有技术中也有较多关于拓宽水性阻尼涂料的有效温域的研究，根据tb/t 2932-1998铁路机车车辆阻尼涂料供货技术条件要求，铁路机车车辆用阻尼涂料不仅要具有60℃或以上的有效阻尼温域，还需要具备良好的抗冲击性能和柔韧性。要提高涂膜的耐冲击性能和柔韧性，往往需要适当地增加更多的低玻璃化温度的聚合物乳液的用量，随着低玻璃化温度聚合物含量的增加会明显降低涂膜高温区阻尼性能，而提高高玻璃化转变温度的聚合物乳液用量有利于改善高温区阻尼性能，但随着高玻璃化转变温度乳液用量的提高又会导致成膜性能和柔韧性下降，这使得聚合物乳液的阻尼性能和力学性能难以兼得。
7、cn108129600a公开了一种硬核软壳型的丙烯酸酯乳液，并将其用于制备水性阻尼涂料，力图解决涂料高温阻尼性能与抗冲击性能、柔韧性之间的矛盾。但得到的涂料主要阻尼性能表现在-10℃到50℃，复合损耗因子在0.03～0.16之间，阻尼温域仍然不够理想，特别是高温区。
8、因此汽车、铁路机车车辆、动力设备、轨道、室外喇叭音响等使用阻尼材料的领域，对宽温域特别是同时保证高、低温区有较高阻尼性能和力学性能的聚合物涂料的需求是非常迫切的。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有聚合物乳液的阻尼性能温域窄，特别是高温区(60-100℃)下的阻尼性能不足的问题，提供一种宽温域的水性阻尼乳液，其tanδ值均大于0.3的温域区间可以达到-30℃～90℃的范围，进一步甚至温域区间高达-45～120℃的范围，同时该聚合物材料还具有比物理混合苯丙乳液等方式的材料更优异的力学强度与弹性或者韧性的综合性能并具有较好的回弹性，可以广泛应用于汽车、铁路机车车辆、动力设备、轨道、音响喇叭、音响多孔消声球等领域的水性阻尼涂层、水性阻尼压敏胶带、水性阻尼弹性结构胶等。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种宽温域的水性阻尼乳液，包括由a、b、c嵌段组成的丙烯酸酯嵌段共聚物，所述嵌段共聚物结构为三嵌段或四嵌段共聚物；
4、嵌段共聚物又称镶嵌共聚物，是将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物，具有特定结构的嵌段聚合物会表现出与简单线形聚合物、无规共聚物及均聚物的混合物不同的性质，同时使用本专利技术的raft乳液聚合的方法进行嵌段共聚物的制备，可以在分子链上精准控制每个嵌段的组成、比例以及控制整体的分子量，相较于传统的丙烯酸酯乳液聚合物性能更加的稳定。
5、嵌段共聚物中每个嵌段可以由一种单体的均聚物或者多种单体的共聚物组成，各嵌段共聚物的玻璃化温度(tg,℃),采用的fox方程进行计算，具体的计算方式如下：
6、
7、在此公式中，n表示共聚物中使用的单体的顺序号，wn表示各自单体的质量分数(重量％)和tg,n表示以k为单位，单体n的均聚物的玻璃化转变温度。
8、所述丙烯酸酯嵌段共聚物中，a嵌段的玻璃化温度按照fox方程设计为60～100℃；b嵌段的玻璃化温度按照fox方程设计为-70～-40℃；c嵌段的玻璃化温度按照fox方程设计为-20～20℃；
9、所述a嵌段的单体质量占比为总单体的6-30％，进一步优选10～25％；b嵌段单体质量占比为总单体的30-70％，进一步优选40％-60％；c嵌段单体质量占比为总单体的20-60％，进一步优选35％-50％；
10、所述a嵌段的单体包括占总单体质量的6-30％苯乙烯和0-10％功能单体；
11、所述b嵌段的单体包括占总单体质量的30-70％丙烯酸酯类单体、0-15％功能单体和0-5％极性单体；优选极性单体占总单体质量的0-2％，过多的极性单体容易出现乳液聚合的不稳定、水相成核、破乳等而导致材料性能大幅下降。
12、所述c嵌段的单体包括占总单体质量的20-60％丙烯酸酯类单体、0-20％功能单体和0-2％多乙烯基单体。
13、本专利技术采用丙烯酸酯嵌段共聚物，具体结构为三嵌段或四嵌段的聚合物作阻尼乳液，特别是通过本专利技术的嵌段排序后，惊喜发现本专利技术的嵌段结构共聚物比传统采用物理共混或者核壳结构的共聚物有更加宽的阻尼温域，同时材料还提供非常优异的力学性能和材料在低温、高温的稳定性，解决了一般无规丙烯酸酯材料“热粘冷脆”的痛点，。
14、可能的原因是嵌段共聚物在聚合物的分子链层面采用设计不同玻璃化温度的嵌段比通过物理共混并交联的方式好，尤其是丙烯酸酯乳液是以乳胶粒子的形式存在，乳胶粒子之间难以形成分子链上的融合，交联也是以乳胶粒子表面的交联基团为主进行交联，通过在丙烯酸酯嵌段共聚物中分子链上调控不同嵌段的玻璃化转变温度，以高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，包括由A、B、C嵌段组成的丙烯酸酯嵌段共聚物，所述嵌段共聚物结构为三嵌段或四嵌段共聚物；
2.根据权利要求1所述的宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，A嵌段包括A1和A2，A1与A2相同或不同；
3.根据权利要求1所述的宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，所述功能单体包括甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸金刚烷基酯、丙烯酸金刚烷基酯、3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯中任一种或多种。
4.根据权利要求1所述的宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，所述极性单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸、衣康酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯或甲基丙烯酸羟丁酯中任一种或多种；
5.根据权利要求1所述的宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、2-丙基
6.根据权利要求1所述的宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，所述水性阻尼乳液的固含量为30％～55％；和/或，所述丙烯酸酯嵌段共聚物的分子量为5-50W。
7.根据权利要求1-6任一项所述的宽温域的水性阻尼乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的宽温域的水性阻尼乳液的制备方法，其特征在于，按照总单体质量的占比，步骤1中两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂加入量为0.6-2.5％；水溶性引发剂加入量为0.005-0.1％；pH调节剂加入量为0.02-5％；水为总单体质量的1-2.35倍；
9.根据权利要求7所述的宽温域的水性阻尼乳液的制备方法，其特征在于，所述两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂的化学结构通式为：
10.一种宽温域的水性阻尼涂层，其特征在于，通过权利要求1-6任一项所述的宽温域的水性阻尼乳液进行制备。
...【技术特征摘要】
1.一种宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，包括由a、b、c嵌段组成的丙烯酸酯嵌段共聚物，所述嵌段共聚物结构为三嵌段或四嵌段共聚物；
2.根据权利要求1所述的宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，a嵌段包括a1和a2，a1与a2相同或不同；
3.根据权利要求1所述的宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，所述功能单体包括甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸金刚烷基酯、丙烯酸金刚烷基酯、3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯中任一种或多种。
4.根据权利要求1所述的宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，所述极性单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸、衣康酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯或甲基丙烯酸羟丁酯中任一种或多种；
5.根据权利要求1所述的宽温域的水性阻尼乳液，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：童国通，吴荣生，皮俊轲，陈旭，
申请(专利权)人：杭州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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