羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料，所述復(fù)合阻燃阻尼涂料以羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料為原料復(fù)合得到，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的長(zhǎng)度為10～1000微米，單個(gè)羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的直徑為5～100納米，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線占所述復(fù)合阻燃阻尼涂料的重量百分比為1～50 wt.%。本發(fā)明的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料具有阻燃、力學(xué)增強(qiáng)、減振和降噪等效果，在飛機(jī)、軌道列車、汽車和船舶等多個(gè)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，涉及一種阻燃阻尼涂料，具體涉及一種羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，高速、自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備和振動(dòng)工具在日常生活中日益增多，由此產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音問(wèn)題也日益嚴(yán)重。振動(dòng)和噪聲激振共振響應(yīng)直接影響電子儀器和儀表的正常運(yùn)作，嚴(yán)重時(shí)造成生產(chǎn)事故;振動(dòng)引發(fā)的噪音危害人體健康。采用阻尼材料或阻尼結(jié)構(gòu)進(jìn)行減振降噪是解決上述問(wèn)題的一個(gè)重要手段。
[0003]由高分子聚合物材料混合制備而成的阻尼涂料具有優(yōu)異的減振、降噪等特點(diǎn)。阻尼涂料涂覆在金屬結(jié)構(gòu)表面可以減振降噪，其工作原理是阻尼涂料吸收振動(dòng)機(jī)械能，將其轉(zhuǎn)化成熱能而耗散。隨著飛機(jī)和軌道列車等機(jī)械運(yùn)行速度的提高，振動(dòng)愈加嚴(yán)重，阻尼涂料吸收轉(zhuǎn)化的熱能大幅增加。許多高分子聚合物為易燃物，不具有阻燃性能，存在火災(zāi)隱患。因此，研發(fā)新型阻燃阻尼涂料具有重要的意義和良好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的阻燃阻尼涂料，具體是一種具有阻燃性能的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料。
[0005]在此，本發(fā)明提供一種羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料，所述復(fù)合阻燃阻尼涂料具有阻燃性能，所述復(fù)合阻燃阻尼涂料以羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料為原料復(fù)合得到，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的長(zhǎng)度為10?1000微米，單個(gè)羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的直徑為5?100納米，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的重量占所述復(fù)合阻燃阻尼涂料百分含量為I?50wt.%，優(yōu)選5?25wt.%。
[0006]本發(fā)明采用具有良好的生物相容性、環(huán)境友好、阻燃性能優(yōu)良的阻燃原料羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與阻尼涂料作為原料，通過(guò)復(fù)合得到具有阻燃性能的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料。本發(fā)明中，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線耐高溫并且不燃燒，與阻尼涂料復(fù)合后可以提高復(fù)合阻燃阻尼涂料的阻燃性能。并且，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線具有獨(dú)特的一維超長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)，可以改善阻尼涂料的力學(xué)性能。羥基磷灰石是一種重要的生物材料，具有良好的生物相容性，環(huán)境友好，呈現(xiàn)優(yōu)良的白色，可以改善阻尼涂料的白度。此外，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與阻尼涂料的復(fù)合可以拓寬阻尼涂料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍，改善阻尼涂料的減振降噪性能。也就是說(shuō)，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與阻尼涂料復(fù)合可同時(shí)提高阻尼涂料的力學(xué)性能、阻燃性能和阻尼性能，并且可以改善阻尼涂料的白度和減振降噪性能。
[0007]所述原料中阻尼涂料可以采用任何一種商品化的阻尼涂料。
[0008]本發(fā)明中，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的長(zhǎng)徑比大于300。
[0009]較佳地，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的長(zhǎng)徑比大于800。
[0010]較佳地，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線可以由水熱法、溶劑熱法、微波加熱法制備得到。
[0011]本發(fā)明將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料復(fù)合制備阻燃阻尼涂料，不需要復(fù)雜的工藝和設(shè)備就能制備性能優(yōu)異的阻燃阻尼涂料，具有環(huán)境友好、制備工藝簡(jiǎn)便、可以批量制備等優(yōu)點(diǎn)。
[0012]本發(fā)明還提供所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料在機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用，尤其在包括飛機(jī)、軌道列車、汽車和船舶等在內(nèi)的交通機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料具有阻燃、力學(xué)增強(qiáng)、減振和降噪等效果，在飛機(jī)、軌道列車、汽車和船舶等多個(gè)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的掃描電子顯微圖，該圖顯示多個(gè)納米線自組裝形成束狀結(jié)構(gòu)；
圖2為羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的透射電子顯微圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖和下述實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，應(yīng)理解，附圖及下述實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0015]本發(fā)明涉及一種具有阻燃性能的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料，該復(fù)合阻燃阻尼涂料采用羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料為原料復(fù)合配制而成，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與阻尼涂料復(fù)合可同時(shí)提高阻尼涂料的力學(xué)性能、阻燃性能和阻尼性能，并且可以改善阻尼涂料的白度和減振降噪性能。本發(fā)明中，可以將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與水和/或醇(包括甲醇、乙醇、丙醇和/或丁醇)混合制備成羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料，按照一定比例，將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料和阻尼涂料混合，攪拌均勻，制備得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料;也可以按照一定比例直接將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線粉體與阻尼涂料混合，攪拌均勻，制備得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料。
[0016]本發(fā)明中，對(duì)作為原料的阻尼涂料沒(méi)有特別限定，可以采用任何一種商品化的阻尼涂料。在本實(shí)施方式中，優(yōu)選的阻尼涂料可以采用商品化的水基阻尼涂料。
[0017]本發(fā)明中，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的長(zhǎng)度為10?1000微米，優(yōu)選200?1000微米；單個(gè)輕基磷灰石超長(zhǎng)納米線的直徑為5?100納米，優(yōu)選10?50納米;納米線的長(zhǎng)徑比大于300，優(yōu)選的長(zhǎng)徑比大于800。羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線具有獨(dú)特的一維超長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)，可以自組裝形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)阻尼涂料具有力學(xué)增強(qiáng)的作用，可以改善阻尼涂料的力學(xué)性能。
[0018]羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線在羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料中的重量百分比含量在I?50wt.%范圍內(nèi)可調(diào)，本實(shí)施方式中，優(yōu)選羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的重量百分比含量在5?25wt.%。當(dāng)羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的重量百分比含量少于1%時(shí)，阻燃性能不佳。當(dāng)羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的重量百分比含量超過(guò)50%時(shí)，干燥后涂料易變脆。
[0019]羥基磷灰石是一種重要的生物材料，具有良好的生物相容性，環(huán)境友好，呈現(xiàn)優(yōu)良的白色可以改善阻尼涂料的白度;羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線耐高溫、不燃燒，可以提高阻尼涂料的阻燃性能;羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線具有獨(dú)特的一維超長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)，可以改善阻尼涂料的力學(xué)性能。此外，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與阻尼涂料的復(fù)合可以拓寬阻尼涂料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍，改善阻尼涂料的減振降噪性能。也就是說(shuō)，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與阻尼涂料復(fù)合可同時(shí)提高阻尼涂料的力學(xué)性能、阻燃性能和阻尼性能，并且可以改善阻尼涂料的白度和減振降噪性能。
[0020]本發(fā)明中，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線可以由水熱法、溶劑熱法、微波加熱法制備得到。
[0021]具體的，作為一個(gè)示例，溶劑熱法制備羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線可以參考發(fā)明專利“高柔韌性耐高溫不燃的羥基磷灰石紙及其制備方法”(專利號(hào):ZL201310687363.2)。
[0022]本發(fā)明中，可以將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與水和/或醇(包括甲醇、乙醇、丙醇和/或丁醇)混合制備成羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料，按照一定比例，將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料和阻尼涂料混合，攪拌均勻，制備得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料;也可以按照一定比例直接將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線粉體與阻尼涂料混合，攪拌均勻，制備得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料。
[0023]一方面，采用羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與水和/或醇(包括甲醇、乙醇、丙醇和/或丁醇)混合制備成羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料，按照一定比例，將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料和阻尼涂料混合，攪拌均勻，制備得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料的方法時(shí)，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與水和/或醇(包括甲醇、乙醇、丙醇和/或丁醇)的重量比例可以設(shè)為1:100?100:1，該比例范圍內(nèi)得到的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料可以與阻尼涂料進(jìn)行較好的復(fù)合。羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料與阻尼涂料的比例可以設(shè)為1:100?100:1。羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料與阻尼涂料的比例低于1:100時(shí)，阻燃性能不佳;羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料與阻尼涂料的比例高于100:1時(shí)，干燥后涂料易變脆。關(guān)于攪拌方式，沒(méi)有特別限定，本實(shí)施方式中，優(yōu)選采用機(jī)械攪拌和磁力攪拌的攪拌方式。
[0024]另一方面，采用按照一定比例直接將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線粉體與阻尼涂料混合，攪拌均勻，制備得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料的方法時(shí)，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線粉體與阻尼涂料的比例可以設(shè)為I: 100?1:4。羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線粉體與阻尼涂料直接混合可以更加簡(jiǎn)化制備過(guò)程。
[0025]此外，本發(fā)明的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料中，除阻尼涂料和羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線以外，還可以含有阻燃阻尼涂料領(lǐng)域中公知的各種添加劑。該添加劑沒(méi)有特別限定。
[0026]本發(fā)明提供的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料具有阻燃、力學(xué)增強(qiáng)、減振和降噪等效果，在飛機(jī)、軌道列車、汽車和船舶等多個(gè)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
[0027]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料復(fù)合制備阻燃阻尼涂料，具有環(huán)境友好、制備工藝簡(jiǎn)便、可以批量制備等優(yōu)點(diǎn)；
本發(fā)明采用的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線呈優(yōu)質(zhì)的白色，可以改善涂料的白度；
本發(fā)明采用的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線具有超長(zhǎng)一維納米結(jié)構(gòu)，可以改善阻尼涂料的力學(xué)性能；
本發(fā)明采用的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線耐高溫、不燃燒，可以提高阻尼涂料的阻燃性能；羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與阻尼涂料的復(fù)合可以拓寬阻尼涂料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍，改善阻尼涂料的減振降噪性能； 本發(fā)明提供的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料具有阻燃、力學(xué)增強(qiáng)、減振和降噪等效果，在飛機(jī)、軌道列車、汽車和船舶等多個(gè)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
[0028]下面進(jìn)一步例舉實(shí)施例以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)本文的說(shuō)明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。
[0029]實(shí)施例1
采用水做溶劑配制固體含量為50%的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料。按照羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和德國(guó)漢高阻尼涂料重量比為1:20的配方，將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料混合，機(jī)械攪拌均勻。得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料。
[0030]玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍測(cè)試:采用差示掃描量熱分析法測(cè)定阻燃阻尼涂料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍。加入5wt.%的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的阻尼涂料，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍約為87.6?173.6°C。在阻燃實(shí)驗(yàn)中，觀察到有一定程度的燃燒，但產(chǎn)生的煙霧明顯減少，SP加入少量羥基磷灰石納米線后，阻尼涂料的阻燃性能有所提高。
[0031]實(shí)施例2
采用水做溶劑配制固體含量為50%的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料。按照羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和德國(guó)漢高阻尼涂料重量比為1:10的配方，將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料混合，機(jī)械攪拌均勻。得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料。
[0032]玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍測(cè)試:采用差示掃描量熱分析法測(cè)定阻燃阻尼涂料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍。加入1wt.%的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的阻尼涂料，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍約為86.4?177.2°C。在阻燃實(shí)驗(yàn)中，未觀察到燃燒現(xiàn)象，并且未觀察到煙霧產(chǎn)生，S卩加入1wt.%的羥基磷灰石納米線后，阻尼涂料的阻燃性能顯著提高。
[0033]實(shí)施例3
采用水做溶劑配制固體含量為50%的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料。按照羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和德國(guó)漢高阻尼涂料重量比為1:4的配方，將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料混合，機(jī)械攪拌均勻。得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料。
[0034]玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍測(cè)試:采用差示掃描量熱分析法測(cè)定阻燃阻尼涂料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍。加入25wt.%的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的阻尼涂料，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍約為55.4?197.6°C。在阻燃實(shí)驗(yàn)中，未觀察到燃燒現(xiàn)象，而且未觀察到煙霧產(chǎn)生，S卩加入25wt.%的羥基磷灰石納米線后，阻尼涂料具有優(yōu)異的阻燃性能。
[0035]實(shí)施例4
采用水做溶劑配制固體含量為50%的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線漿料。按照羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和德國(guó)漢高阻尼涂料重量比為1:2的配方，將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料混合，機(jī)械攪拌均勻。得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料。
[0036]玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍測(cè)試:采用差示掃描量熱分析法測(cè)定阻燃阻尼涂料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍。加入50wt.%的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的阻尼涂料，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍約為40.1?233.1 °C。在阻燃實(shí)驗(yàn)中，未觀察到燃燒現(xiàn)象，而且未觀察到煙霧產(chǎn)生，即加入50wt.%的羥基磷灰石納米線后，阻尼涂料具有更加優(yōu)異的阻燃性能。
[0037]圖1為羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的掃描電子顯微圖，該圖顯示多個(gè)納米線自組裝形成束狀結(jié)構(gòu)；圖2為羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的透射電子顯微圖。由圖1、圖2可知產(chǎn)物羥基磷灰石為超長(zhǎng)納米線，長(zhǎng)度200微米以上，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的直徑約為10至幾十納米。
[0038]產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性:本發(fā)明所用阻燃原料羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線生物相容性好、環(huán)境友好、制備工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。本發(fā)明提供的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料具有良好的力學(xué)性能、阻燃性能和減振降噪效果，在飛機(jī)、軌道列車、汽車和船舶等多個(gè)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線復(fù)合阻燃阻尼涂料，其特征在于，所述復(fù)合阻燃阻尼涂料以羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和阻尼涂料為原料復(fù)合得到，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的長(zhǎng)度為10?1000微米，單個(gè)羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的直徑為5?100納米，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線占所述復(fù)合阻燃阻尼涂料的重量百分比為I?50 Wt.%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻燃阻尼涂料，其特征在于，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的長(zhǎng)徑比大于300。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合阻燃阻尼涂料，其特征在于，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的長(zhǎng)徑比大于800。
【文檔編號(hào)】C09D201/00GK105969196SQ201610390184
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】朱英杰, 熊志超, 楊日龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所