專利名稱：吸聲涂覆材料及其制備方法
吸聲涂覆材料及其制備方法技術領域
本發明屬于建筑材料領域，涉及一種新型的吸聲涂覆材料，可廣泛使用于建筑室內環境。該材料不僅具有優異的吸聲性能，同時具有很好的防火、防水性能，而且具有很好的裝飾性能。
背景技術：
噪聲污染與空氣污染和水污染一起，并稱為當今世界的三大污染。尤其是隨著近年來工業的高速發展，汽車工業的迅猛發展，以及人們生活水平的提高等，這些因素都給人居環境的帶來了巨大的噪聲污染。噪聲污染不僅會影響到機械、電子等設備的安全使用性能，同時會給人體健康帶來嚴重危害。
噪聲污染對人們的健康和日常生活的危害日益為人們所重視，吸聲材料應運而生。吸聲材料不僅可以改善室內的音質環境，而且對噪聲控制也起到非常重要的作用。建筑吸聲材料的品種很多，目前我國生產使用比較多的主要是石膏、玻璃棉、巖棉、珍珠巖、聚苯乙烯泡沫塑料、金屬盒微穿孔等板材類吸聲材料，這些材料有特定的厚度和尺寸，在貯存、 運輸方面，尤其是安裝時對安裝技術和對象都有嚴格要求。同時，有些產品可能會給人體和環境帶來嚴重危害，有些產品的造價過高等等，眾多因素的影響，導致目前建筑環境的噪聲污染很嚴重，還沒有合適的解決噪聲污染的途徑和方法。
隨著兩個損失慘重、影響深遠的北京“央視北配樓”和上海“高層住宅樓”兩大火災，其直接經濟損失達12億元，并且造成很多無辜人員喪命，引起了人們對建筑材料防火性能的高度關注和質疑。深刻反省建筑功能材料和裝飾裝修材料的防火標準、材料選擇及施工應用等防火安全問題。在選用吸聲、裝飾等功能性建筑材料時，對具有優異的防火性能，特別是具有整體不燃特性的材料，需求更加迫切。
近年來，我國有部分吸聲涂料產品申報了專利。專利CN1425720A公開了一種吸音環保涂料，采用粉煤灰漂珠作骨料，漂珠在涂料體系中所占份額較低，同時漂珠是空心封閉的孔，所以涂層的吸聲系數有限，此外，涂料沒有進行防火處理。專利CN1429869A公開了一種音樂廳閃光吸音特種涂料，主要添加了珍珠巖和泡沫聚苯乙烯顆粒，珍珠巖添加量較高， 但吸聲性能不佳，泡沫聚苯乙烯耐燃燒性能差，涂層在吸聲和防火性能方面都有限。專利 CN100543095C公開了一種輕質吸音涂料及其制備方法，采用開孔膨脹珍珠巖為骨料，以丙烯酸乳液為粘結材料，珍珠巖在吸聲材料領域中的應用，主要集中在厚質的板材類產品中， 薄的涂層吸聲效果很差。同時，混響室法測定的吸聲系數比駐波管法顯著偏高。此外，該產品沒有進行防火處理，會給建筑物帶來安全隱患。同時，已有專利的選用材料都沒有進行防水處理，因為吸聲材料吸水后，性能會急劇下降，所以這些產品在推廣使用時，都會有不完善、不成熟的方面。發明內容
本發明的目的是提供一種建筑室內用兼具吸聲降噪功能以及防火性的吸聲涂覆材料。
本發明的吸聲涂覆材料，在每100質量份涂料中，至少含有以下組分
吸聲功能材料5-50質量份；
阻燃材料 0. 1-35質量份；
粘結材料 10-40質量份；和
普通涂料中的無機填料、助劑和水。
其中，所述吸聲功能材料為選自礦渣纖維、礦物纖維、玻璃纖維、木質纖維等具有纖維結構材料中的一種或幾種的復合，所述吸聲功能材料經過防水改性處理。
所述阻燃材料為無機阻燃材料和有機阻燃材料中的一種或幾種復合。
所述粘結材料為有機粘結材料和無機粘結材料，有機粘結材料選自醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液和各種乳液，無機粘結材料選硅溶膠等，所用粘結材料為其中一種或多種復合使用。
所述無機填料為鈦白粉、重鈣粉、硅藻土、膨潤土、絹云母、輕鈣、立德粉、灰鈣粉、 煅燒高嶺土、重晶石、滑石粉中的一種或幾種復合，在吸聲涂覆材料種用量為0. 2-11質量份。
其中含有普通涂料組分助劑0. 1-5質量份，所述助劑為消泡劑、分散劑、潤濕劑、 抗凍融劑、成膜助劑、pH調節劑、流平劑、增稠劑、防霉劑等多種助劑。
以上吸聲涂覆材料中，所述吸聲功能材料的防水改性處理為在其表面包覆防水劑。具體為在纖維材料表面均勻噴灑無閃點水性硅酸鹽系防水劑(如BS16、BS1001、BS45)， 使防水劑均勻包覆在纖維材料表面。
具體的，所述吸聲涂覆材料在每100質量份中，含有以下組分
吸聲功能材料5-50質量份；
阻燃材料 0. 1-35質量份；
粘結材料 10-40質量份；
無機填料 0.2-11質量份；
助劑0. 1-5質量份；以及
水。
本發明另一目的在于提供上述吸聲涂覆材料的制備方法。該方法是按配方要求稱取一定量的水作為分散物質，添加抗凍融劑、消泡劑、PH調節劑、潤濕劑、分散劑、防霉劑等助劑到水中分散，然后將無機填料、阻燃材料按比例添加到上述分散的溶液中繼續分散，最后根據配方補足另外一些助劑用量，如增稠劑、消泡劑等，最后，將吸聲功能材料按照配方比例分散到上述體系中，配制出吸聲涂覆材料。
采用以上技術方案，本發明通過利用無機礦物纖維材料、植物纖維材料等多種材料，配以水性成膜物質和助劑等組成水性分散體系。使多種纖維多孔材料有機結合，發揮協同作用，使得到的涂覆材料具有優異的吸聲性能、防火性能和施工性能等。這里，纖維材料內部具有大量的、相互連通的、敞開的微孔，當聲波入射到多孔材料時，引起孔隙中的空氣振動。由于摩擦和空氣的粘滯阻力，使一部分聲能轉變成熱能；此外，孔隙中的空氣與孔壁、 纖維之間的熱傳導，也會引起熱損失，使聲能衰減。同時，通過幾種纖維材料的復合使用，不同孔徑的材料進行組配，更可提高涂覆材料的吸聲性能。阻燃材料的加入，不僅可以顯著提高涂覆材料的不燃燒性能，具有很好的防火性，而且可以給涂覆材料提供了骨架作用，提高材料的強度性能。
本發明的涂覆類吸聲材料，經過駐波管法測試NRC系數在0. 4以上，不僅具有很好的吸聲性能，同時具有不燃燒的特性，是一種環保的水性、噴涂類涂覆產品，解決了板材類吸聲產品的安裝使用困難。同時，產品所用的材料為質輕的纖維類材料，可以降低建筑物表面的導熱系數，大大減少建筑能耗。本發明的涂覆吸聲材料，具有優異的吸聲性能，同時具有簡單的噴涂施工工藝，兼具有價格低廉、防火性能優異、具有一定的裝飾性能，是一種集吸聲、阻燃、裝飾為一體的環保功能吸聲涂覆材料，可應用于建筑物表面。
具體實施方式
本發明吸聲涂覆材料，包括吸聲功能材料、阻燃材料等功能組分，并結合普通涂料的粘結材料、無機填料和助劑等構成水性涂料。其中
吸聲功能材料為礦渣纖維(由高爐礦渣或冶金爐礦渣等制備)、礦物纖維(由玄武巖、輝綠巖、白云石等制備)、玻璃纖維、木質纖維等具有連通微孔結構的纖維材料，通常為絮狀。本發明可以選用其中一種或多種復合組成吸聲功能材料，組合使用時的組合比例沒有限制；吸聲功能材料的量占總重量的5% 50%。
上述這些纖維材料雖然具有連通微孔結構，但是通常情況下，其直接用于涂料中分散性不佳容易自身團聚導致吸聲效果不理想，另一方面，該纖維材料本身具有吸濕性，直接加入涂料中在涂料使用后容易吸附空氣中的水分使其微孔堵塞而失去吸聲性能，因此， 難以直接在涂料中作為吸聲功能材料使用。本發明為了提高吸聲涂覆材料在各種條件下的吸聲效果，且為了使這些纖維材料能用于水性涂料中與其它組分協同發揮作用，本發明對吸聲功能材料進行了防水改性處理。
該防水改性處理為在纖維材料表面均勻噴灑無閃點水性硅酸鹽系防水劑(如 BS16、BS1001、BS45)，使防水劑均勻包覆在纖維材料表面。
經防水改性處理后的纖維材料，改善了纖維材料在乳液、樹脂或水中的分散性能， 同時避免了吸聲涂覆材料使用后吸水降低吸聲性能的現象。由于防水處理使纖維材料內部保持了大量的、相互連通的、敞開的微孔，當聲波入射到該多孔材料時，會引起孔隙中的空氣振動，由于摩擦和空氣的粘滯阻力，使一部分聲能轉變成熱能而達到吸聲效果；此外，存于孔隙中的空氣與孔壁、纖維之間的熱傳導，也會引起熱損失而使聲能衰減。
阻燃材料選用已有常用的無機阻燃材料(如三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁， 氧化鎂)和有機阻燃材料(如聚合物磷系阻燃劑)，選擇其中的一種或幾種組合使用，組合使用時的組合比例沒有限制。阻燃材料占涂覆材料總重量的0.1% 35%。在本發明中， 阻燃材料主要功能為了提高防火性能，使其具有很好的耐燃燒性能，同時可以提高涂層的穩定性和強度。
粘結材料用于提高材料的成膜性能和粘結強度。本發明中使用但不限于醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液、水性環氧樹脂、荷葉型乳液等各種水性乳液、無機粘結材料硅溶膠等。可以單獨或多種粘結材料組合使用，組合使用時的組合比例沒有限制。粘結材料用量為涂料總重量的10% 40%。
無機填料鈦白、重鈣、硅藻土、膨潤土、絹云母、輕鈣、立德粉、灰鈣粉、煅燒高嶺土、重晶石、滑石粉等礦物材料粉體，用于提高體系穩定性，這些材料可以單獨或多種組合使用，組合使用時的組合比例沒有限制。粘結材料用量可為涂料總重量的0.2% 11%。
助劑包括消泡劑(如NXZ、8034、4481)、分散劑(如DP-270、B03)、潤濕劑(如 X-100)、抗凍融劑(如丙二醇、乙二醇)、成膜助劑(醇酯十二 )、pH調節劑(如AMP-95)、流平劑(如L150)、增稠劑(如纖維素、TT935、RM-8W、H400)、防霉劑(如HF、N-96)等助劑。 在本發明中，助劑的主要作用為調節涂層的狀態和性能，各種助劑可視需要選擇性加入一種或多種，助劑的總使用量可為涂料總重量的0. 1% 5%。
以上所有原料均可商購。
涂料的配制
按配方要求稱取一定量的水作為分散物質，添加抗凍融劑、消泡劑、PH調節劑、潤濕劑、分散劑、防霉劑等助劑到水中分散，然后將無機填料、阻燃材料按比例添加到上述分散的溶液中繼續分散，最后根據配方補足一些助劑用量，如增稠劑、消泡劑等。最后，將吸聲功能材料按照配方比例分散到上述體系中，配制出吸聲涂覆材料(水性涂料)。
以下以具體實施例說明本發明的組配(質量，按份數計，單位按實際需求量可為克、千克或其的倍數)以及功能，其中所用到的纖維材料均按前述方式經過防水改性處理。
實施例一
吸聲涂覆材料的制備按以下配料和上述配制方法完成。
權利要求
1.一種吸聲涂覆材料，其特征在于，在每100質量份涂料中，至少含有以下組分 吸聲功能材料5-50質量份；阻燃材料 0. 1-35質量份；粘結材料 10-40質量份；和普通涂料中的無機填料、助劑和水。
2.根據權利要求I所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述吸聲功能材料為選自礦渣纖維、礦物纖維、玻璃纖維、木質纖維等具有纖維結構材料中的一種或幾種的復合，所述吸聲功能材料經過防水改性處理。
3.根據權利要求I或2所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述阻燃材料為無機阻燃材料和有機阻燃材料中的一種或幾種復合。
4.根據權利要求I或2或3所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述的粘結材料為有機粘結材料和無機粘結材料，有機粘結材料選自醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液和各種乳液，無機粘結材料選硅溶膠等，所用粘結材料為其中一種或多種復合使用。
5.根據權利要求I或2或3或4所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述的無機填料為鈦白粉、重鈣粉、硅藻土、膨潤土、絹云母、輕鈣、立德粉、灰鈣粉、煅燒高嶺土、重晶石、滑石粉中的一種或幾種復合，在吸聲涂覆材料種用量為0. 2-10質量份。
6.根據權利要求I至5任一所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，其中含有普通涂料組分助劑0. 1-5質量份，所述助劑為消泡劑、分散劑、潤濕劑、抗凍融劑、成膜助劑、pH調節劑、流平劑、增稠劑、防霉劑等多種助劑。
7.根據權利要求I至6任一所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，所述對吸聲功能材料的防水改性處理為在其表面包覆防水劑。
8.根據權利要求7所述的吸聲涂覆材料，其特征在于，防水改性處理具體操作為向吸聲功能材料表面均勻噴灑無閃點水性硅酸鹽系防水劑至防水劑均勻包覆在纖維材料表面。
9.根據權利要求1-8所述的吸聲涂覆材料，在每100質量份中，含有以下組分吸聲功能材料5-50質量份；阻燃材料 0. 1-35質量份；粘結材料 10-40質量份；無機填料 0.2-11質量份；助劑0.1-5質量份；以及水。
10.權利要求6或7或8或9所述的吸聲涂覆材料的配制方法，其特征在于，按配方要求稱取一定量的水作為分散物質，添加抗凍融劑、消泡劑、PH調節劑、潤濕劑、分散劑、防霉劑等助劑到水中分散，然后將無機填料、阻燃材料按比例添加到上述分散的溶液中繼續分散，最后根據配方補足另外一些助劑用量，如增稠劑、消泡劑等，最后，將吸聲功能材料按照配方比例分散到上述體系中，配制出吸聲涂覆材料。
全文摘要
本發明公開了一種吸聲涂覆材料，在每100質量份涂料中含有吸聲功能材料5-50質量份，阻燃材料0.1-35質量份，粘結材料10-40質量份和普通涂料中的無機填料、助劑和水。吸聲功能材料為選自礦渣纖維、礦物纖維、玻璃纖維、木質纖維等具有纖維結構材料中的一種或幾種的復合，且吸聲功能材料經過防水改性處理。本發明涂覆材料的經過駐波管法測試NRC系數在0.4以上，具有很好的吸聲降噪性能，同時具有優異的防火性能，而且具有低導熱系數，能降低建筑物能耗，是一種集吸聲、阻燃、裝飾為一體的環保功能吸聲涂覆材料，可應用于建筑物表面。
文檔編號C09D131/04GK102533016SQ20111041421
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者丁楠, 侯國艷, 冀志江, 馮喆, 李海建, 王曉燕, 王繼梅, 王靜, 陳繼浩 申請人:中國建筑材料科學研究總院