專利名稱：礦棉吸音板表面防護劑及其制備方法
技術領域：
本發明屬于高分子涂料領域，特別涉及由無機納米級水滑石-有機烷氧基硅烷雜化有機聚乙烯吡咯烷酮高分子制備的礦棉裝飾吸音板表面防護劑及其制備方法。
為了減少或降低推土機和油壓鐵鏟機等建設工程機械產生的噪音對環境的污染和人體的傷害，目前，國外這類機械裝有由編織玻璃棉制成的吸音板，為了在高溫、高濕條件下仍維持其吸聲性能，在玻璃棉表面涂上有機氟涂料作為防水防油劑(吸音材料，1999年日本公開特許公報，平11-202872號)。隨著社會的發展，時下建筑樓房裝修也廣泛使用了吸音板，以獲得良好的生活和工作環境。由于使用量與日俱增，所以，生產廠商提供了大量價格較便宜的礦棉吸音板以供客戶使用。但是礦棉板易吸濕和本身顏色與內墻顏色反差較大，因此這種吸聲板通常涂上附著力和遮蓋力很好的白色丙烯酸乳膠漆，盡管如此，仍然存在有防水、防潮性不夠理想和機械強度耐磨性較差，特別是被色素污染后很難除掉顏色等缺點。
1986年美國專利US 4571365公報，甲基三甲氧基硅烷中加入堿性醋酸鋁在水-醇中水解縮合能制得透明耐磨的涂料。1992年美國專利US5115023公報有機烷氧基硅烷在有能成膜的有機高分子存在下酸水解，也能制備耐磨性很好的硅烷涂料。在《化學通報》2000年5期20-24頁，“陰離子型層柱材料LDHs研究進展”一文中指出，在高分子材料中應用HLDs能優化抗老化性能，改善力學性能，提高阻隔性能，防塵性能等；用于建筑涂料避免生成霉菌。
本發明的目的在于克服礦棉吸音板的上述缺點，提供一種能提高吸音板表面機械強度，防水性和防污染性等性能價格比高的礦棉吸音板表面防護劑及其制備方法。
本發明的技術方案主要是通過有機烷氧基硅烷，在聚乙烯吡咯烷酮水-醇溶液中加入水滑石類層柱材料LDHs進行酸催化水解，制成無機水滑石-有機烷氧基硅烷雜化有機聚乙烯吡咯烷酮高分子來實現的。
本發明的礦棉吸聲板表面防護劑，以重量百分比計組成和含量為有機烷氧基硅烷 30-40％聚乙烯吡咯烷酮 1.0-2.0％水滑石類層柱材料0.4-1.0％水解催化劑 0.1-0.4％
甲醛 0.2-0.5％偶聯劑 0.4-1.0％有機溶劑 38-46％去離子水 18-22％。
所述的有機烷氧基硅烷是甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷或它們的混合物等，其均為工業產品。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量為30萬-100萬的工業產品。
所述的水滑石類層柱材料是納米級顆粒陰離子型層柱材料LDHs，其是江蘇宜興助劑化工廠產品。
所述的水解催化劑是三氟乙酸、全氟辛酸或它們的混合物等。
所述的甲醛濃度是37％。
所述的偶聯劑是有機酸鋯鋁偶聯劑LY-M或LY-F；有機酸鋯鋁偶聯劑LY-M和LY-F是遼寧本溪市生化廠產品。
有機溶劑是乙醇和異丙醇等。
本發明的礦棉吸聲板表面防護劑的制備方法，以重量百分比計將聚乙烯吡咯烷酮1.0-2.0％、水滑石類層柱材料0.4-1.0％、甲醛0.2-0.5％、有機溶劑和去離子水18-22％加入到反應斧里，加熱到70-80℃，攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解；溫降至30-40℃，再加入有機烷氧基硅烷30-40％、偶聯劑0.4-1.0％和水解催化劑0.1-0.4％，維持溫度30-40℃，攪拌，再用有機溶劑稀釋，便制成礦棉吸聲板表面防護劑。
所述的有機溶劑的加入量為防護劑總量的38-46％。
本發明在改變傳統的有機烷氧基硅烷酸水解縮合反應配方時著重采用納米級水滑石類層柱材料LDHs雜化技術，獲得用作礦棉吸音板表面的涂料，不但具有高效的表面防潮性，防污染性和耐濕擦等性能，還新發現具有很好的防色素污染性能。
下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。
防護劑性能測試
上述各實施例和比較例制備的礦棉吸音板防護劑，分別涂覆在已涂覆有白色丙烯酸乳膠漆的礦棉板表面上，在150℃烘箱干燥5分鐘。空氣中放置24小時后，進行性能測定。
1.吸水率參照國家標準GB9966.3-88方法。礦棉板大小15×15厘米。表面和四周先涂覆丙烯酸乳膠漆，在150℃干燥5分鐘。冷卻后涂覆防護劑，同樣在150℃干燥5分鐘。放置2天后，周圍和底面涂上石蠟。倒置涂覆面在水里，浸泡2小時。取出用干毛巾擦干表面水份，立即用電子分析天平稱量和計算。
2.耐濕擦 在涂覆有防護劑的吸音板表面上，滴上一定量的自來水，用玻璃杯蓋上。放置2小時和10小時，倒干水份后，用手指在置水過地方來回盡力磨擦50次，約30秒。目視觀察手指皮層有否粘附白色(粉)和表面狀態變化。優表示無變化，耐濕擦，差表示有痕跡白物附于手指皮層，即不耐濕擦。
3.防污染性用食用醬油，藍墨水，紅茶，咖啡豆粉和過濾嘴香煙草，各2克在18克熱水中煮沸3分鐘，冷卻過濾，分別得到紅茶水，咖啡水和煙草水。分別滴在涂覆表面層上。室溫空氣中放置干固(2-3小時)。藍墨水污染時間分別為15分鐘和30分鐘。然后用水擦洗，目視觀察外觀。優表示色跡全部洗掉，恢復原狀。良表示有痕跡。差表示有色跡。污染表示色跡擴散，無法擦洗掉。
上述防護劑同時間測試比較結果列于表1。
結果說明本發明的礦棉吸音板表面防護劑具有很好的防水性和防污染性，尤其含有納米級顆粒層柱材料的防護劑的防污染能力最為明顯，吸水率低于1％。因此，本發明防護劑處理過的礦棉吸音板，在高溫高濕環境下使用，同樣具有很好的吸音能力。
表1礦棉吸音板表面用防護劑處理后的性能測試結果
權利要求
1.一種礦棉吸聲板表面防護劑，其特征在于以重量百分比計的組成和含量為有機烷氧基硅烷 30-40％聚乙烯吡咯烷酮 1.0-2.0％水滑石類層柱材料 0.4-1.0％水解催化劑 0.1-0.4％甲醛 0.2-0.5％偶聯劑 0.4-1.0％有機溶劑 38-46％去離子水 18-22％。
2.如權利要求1所述的礦棉吸聲板表面防護劑，其特征在于所述的有機烷氧基硅烷是甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷或它們的混合物。
3.如權利要求1所述的礦棉吸聲板表面防護劑，其特征在于所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量為30萬-100萬。
4.如權利要求1所述的礦棉吸聲板表面防護劑，其特征在于所述的水滑石類層柱材料是納米級顆粒陰離子型層柱材料LDHs。
5.如權利要求1所述的礦棉吸聲板表面防護劑，其特征在于所述的水解催化劑是三氟乙酸、全氟辛酸或它們的混合物。
6.如權利要求1所述的礦棉吸聲板表面防護劑，其特征在于所述的偶聯劑是有機酸鋯鋁偶聯劑LY-M或LY-F。
7.如權利要求1所述的礦棉吸聲板表面防護劑，其特征在于有機溶劑是乙醇和異丙醇。
8.如權利要求1-7所述的礦棉吸聲板表面防護劑的制備方法，其特征在于以重量百分比計將聚乙烯吡咯烷酮1.0-2.0％、水滑石類層柱材料0.4-1.0％、甲醛0.2-0.5％、有機溶劑和去離子水18-22％加入到反應斧里，加熱到70-80℃，攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解；溫降至30-40℃，再加入有機烷氧基硅烷30-40％、偶聯劑0.4-1.0％和水解催化劑0.1-0.4％，維持溫度30-40℃，攪拌，再用有機溶劑稀釋，便制成礦棉吸聲板表面防護劑。
9.如權利要求8所述的礦棉吸聲板表面防護劑的制備方法，其特征在于所述的有機溶劑的加入量為防護劑總量的38-46％。
10.如權利要求9所述的礦棉吸聲板表面防護劑的制備方法，其特征在于所述的水滑石類層柱材料是納米級顆粒陰離子型層柱材料LDHs。
全文摘要
本發明屬于高分子涂料領域,特別涉及礦棉裝飾吸音板表面防護劑及其制備方法。將聚乙烯吡咯烷酮、水滑石類層柱材料、甲醛、有機溶劑和去離子水加入到反應釜里,加熱到70－80℃,攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解;溫降至30－40℃,再加入有機烷氧基硅烷、偶聯劑和水解催化劑,維持溫度30－40℃,攪拌,再用有機溶劑稀釋,便制成礦棉吸聲板表面防護劑。本發明礦棉裝飾吸音板防護劑,具有高效的表面防潮性,防污染性和耐濕擦等性能。
文檔編號C09D139/06GK1386810SQ0111819
公開日2002年12月25日 申請日期2001年5月21日 優先權日2001年5月21日
發明者楊亞君, 曾繁杰, 劉必前, 江雷 申請人:中國科學院化學研究所