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      船舶用環保降噪聲涂料的制備及性能測試

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      0 引言
      降噪聲涂料是當前國內外航空、船泊、汽車以及其他機械設備振動與噪聲控制的重要材料之一。傳統工業中,往往在大型船舶、艦艇、常規潛艇、核潛艇等艙室表面涂覆一層礦棉、陶瓷棉、雙馬來酰亞胺泡沫或聚酰亞胺泡沫等非金屬絕緣減振材料,以起到到隔音減振的效果。但是這些材料的表面和拼接嵌縫處通常存在大量的孔眼、凹陷等缺陷,由于艦船艙室長期處于高溫、高濕和煙霧環境,若不對這些缺陷作封閉修補、找平處理,不但會減少艦船的使用壽命,而且會吸附大量的噪聲和污染物,對船員的身心健康造成不利影響,同時這些材料一般要使用十幾年,到艦船中修時才會更換,處理不好會造成絕緣材料的防火、隔熱、隔音、降噪等功能失效,進而影響艦船的安全性。
      為消除上述隱患,本文采用無溶劑聚氨酯為基體樹脂,并摻入空心玻璃泡、短切玻璃纖維作為增強體,制備了新型船舶用環保降噪聲材料。本材料具有將艦船甲板、艙室內外、船殼等金屬表面的凹陷、銹蝕、焊縫不平處找平的用途,從而可以保障船殼及艙室的外表美觀、防止局部腐蝕,保證絕緣材料與船體完整貼合,防止發生凝露以及由此造成的船體腐蝕和絕緣材料失效。在目前大力強調綠色造船、提高海軍艦船生活保障水平的背景下,本文研制了一種施工性好、能在金屬表面使用、與基材附著力好、阻燃、防霉、無毒環保、能在高溫高濕和鹽霧環境下長期使用的新型艦船內艙降噪、阻燃、非金屬絕緣封閉材料,具有重要意義。
       
      1 試驗部分
      1.1 試驗原料
      空心玻璃泡、短切玻璃纖維,工業級,常州利爾得通新材料有限公司;丙烯酸酯,工業級,江西瑞祥化工有限公司;聚氨酯,工業級,上海樹脂廠;其余原料均為市售分析純。
      1.2 船舶用環保降噪聲涂料的制備
      1.2.1 丙烯酸酯改性聚氨酯的制備
      向裝有溫度計、冷凝管、攪拌器的四口圓底燒瓶中加入一定量的聚氨酯和丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),以丙烯酸羥乙酯(HEA)為偶聯劑,以偶氮二異丁腈(AIBN)為引發劑,保持溫度在100 ℃左右,攪拌下反應8 h,制得丙烯酸改性聚氨酯。
      1.2.2 船舶用環保降噪聲涂料的制備工藝
      船舶用環保降噪聲涂料制備工藝見圖1。
      涂料制備工藝
      1.3 性能檢測
      采用ZC-36 型三電極高阻儀測試抗靜電性能,在100 mm×120 mm 的紫銅片單面涂覆涂料,每種測試采用5 組試樣在100 V 下做平行試驗。
      1.4 性能測試
      采用GB/T 1723—1993 測試黏度;
      采用GB/T 16406—1996 測試阻尼性能;
      采用GB/T 2406.2—2009 測試阻燃性(氧指數);
      采用GB/T 2406.2—2009 測試耐水性能;
      采用GB/T 9286—1998 測試黏結強度;
      采用GJB 3881—1999 測試毒性;
      采用GB/T 18582—2001 測試VOC 含量;
      采用GB/T 1735—2009 測試耐熱性能;
      采用GB/T 9286—1998 測試附著力;
      采用GB/T 1748—1989 測試柔韌性能;
      采用GB/T 1728—1989 測試干燥時間;
      采用GB/T 1770—1979 測試打磨性能;
      采用GB/T 6753.3—1986 測試貯存期。
       
      2 結果與討論
      2.1 基體樹脂的選擇
      聚氨酯具有良好的耐寒性、彈性、耐有機溶劑性等,但其耐水性較差。聚丙烯酸酯具有較好的耐水性、耐化學品性和耐候性。將聚氨酯和聚丙烯酸酯兩者有機結合所制得的丙烯酸酯改性聚氨酯基體材料,不僅具有聚氨酯原有的耐寒性、彈性、耐有機溶劑性等,同時兼有了丙烯酸酯的耐水性、耐化學品性和耐候性。因此,本文采用丙烯酸酯改性聚氨酯作為該環保減振涂料的基體樹脂。
      2.2 納米填料對涂料減振性能的影響
      常用作增強丙烯酸酯的阻尼性能的納米填料有納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米二氧化鈦和納米丙烯酸酯橡膠粉末等,其中納米丙烯酸酯橡膠粉末的加入能更好地改善聚丙烯酸酯的阻尼性能,因此本試驗采用納米丙烯酸酯橡膠粉末為填料。試驗結果見表1。
      納米填料對涂料減振性能的影響
      試驗結果表明,納米丙烯酸酯橡膠粉末的加入顯著改善了涂料的阻尼性能,但是涂料的黏度卻隨納米填料添加量的增加而增大,綜合考慮,最佳添加量為20%。
      2.3 空心玻璃泡、短切玻璃纖維對涂料減振性的影響
      本文采用空心玻璃泡、短切玻璃纖維作為該涂料的另一種減振填料,該填料的加入較好地改善了涂料的減振性能,試驗結果見表2。
      空氣玻璃泡、短切玻璃纖維對涂料性能的影響
      試驗結果表明,空心玻璃泡、短切玻璃纖維的加入顯著改善了涂料的阻尼性能,但是涂料的黏度也隨該填料的添加量的增加而增大,綜合考慮,應采用的最佳加入量為25%。
      2.4 性能測試數據
      該材料可達到的性能數據見表3。
      測試性能數據
      3 結語
      本文采用空心玻璃泡、短切玻璃纖維和無溶劑聚氨酯制備了新型船舶用環保降噪聲材料,并對該材料的性能進行了分析測試,結果表明,該復合降噪材料的降噪性能、黏結強度、耐水性能、阻燃性能、環保性能均可滿足設計要求。該材料可廣泛用作大型船舶、水面艦艇、常規潛艇、核潛艇等艦船艙室舾裝替代礦棉、陶瓷棉、雙馬來酰亞胺泡沫、聚酰亞胺泡沫等絕緣(防火、隔熱)材料,作為拼接間嵌縫、孔眼及其表面封閉找平材料,以及艦船甲板、艙室內外、船殼等金屬表面的凹陷、銹蝕、焊縫等部位的修補材料,其應用前景廣闊。
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