胡中源，張旭濤，姚偉 

（固克節(jié)能科技股份有限公司，福建廈門361001）

摘要：主要研究了一種新型建筑樓板隔音涂料的制備，包括材料選擇，制備工藝和性能測試。結(jié)果表明，采用該隔音涂料計(jì)權(quán)撞擊聲壓級改善量ΔL_w=12 dB，燃燒性能達(dá)到A2級，環(huán)境友好性能符合GB 18582-2020內(nèi)墻涂料要求，為建筑樓板隔音涂料的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和實(shí)際指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：建筑隔音涂料 計(jì)權(quán)撞擊聲壓級改善量 燃燒性能分級 黏結(jié)強(qiáng)度

0、引 言

隨著城市化進(jìn)程的加快，現(xiàn)代住宅大多是多層結(jié)構(gòu)，隨著人們生活水平的提高，對地板隔音的需求也日增高。聲音的傳導(dǎo)方式分為兩種：氣動音與震動音。當(dāng)聲音或物體直接撞擊到地板時(shí)，會形成震動傳導(dǎo)，為了防止聲音震動穿過樓板，需要將震動衰減以阻止聲音穿過。為了規(guī)范住宅對樓板隔音的要求，GB50118—2010《民用建筑隔聲規(guī)范》對住宅建筑樓板撞擊聲規(guī)定值為≤75dB，學(xué)校、醫(yī)院、旅館的規(guī)定值更低國內(nèi)的樓板普遍厚度僅為 10~12 cm,無法達(dá)到國標(biāo)對于撞擊聲的要求，需做隔音措施才能符合標(biāo)準(zhǔn)的要求?，F(xiàn)有的建筑建材中，主要通過隔音砂漿或隔音板的利用而取得隔音效果。
然而，隔音砂漿作為木屑水泥基材料在建筑中應(yīng)用，隨著水泥固化，水分揮發(fā)而出現(xiàn)干縮開裂，或是因?yàn)樗嘤捕喈a(chǎn)生塑性開裂，嚴(yán)重影響涂層并導(dǎo)致開裂；對于隔音板，多采用含有氣泡膜的發(fā)泡隔音板或是摻入隔音纖維的隔音板，這類隔音材料雖然隔音效果好，但是發(fā)泡隔音板自身強(qiáng)度差，極易受到外力破壞，需要對其做良好的保護(hù)層，而隔音纖維多為玻璃纖維形成的棉體，對人體有害且不環(huán)保，并且隔音板大多自身不具有粘接能力。
因此，本研究旨在制備一種具有良好的隔音效果、阻燃性及環(huán)保性能的薄層建筑樓板隔音涂料。通過對不同的隔音原料的實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)，為今后建筑隔音涂料的研發(fā)和應(yīng)用提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

1、試驗(yàn)部分

1.1原料

聚丙烯酸鈉鹽分散劑 SN-5040：日本諾普科；海泡石纖維：0.5~1 mm，河北宏利海泡石絨有限公司；木質(zhì)纖維 PWC-500：德國瑞登梅爾；丙烯酸聚合物乳液BATF-5969：佛山市順德區(qū)巴德富實(shí)業(yè)有限公司；丙烯酸聚合物乳液 BATF-837A: 佛山市順德區(qū)巴德富實(shí)業(yè)有限公司；丙烯酸聚合物乳液 ROSF-5588:廣州羅斯夫新材料科技有限公司；丙烯酸聚合物乳液BLJ-833W:上海保立佳化工股份有限公司。
丙烯酸聚合物乳液ECO502ap: 德國巴斯夫；硅酸鉀 INOCOT330：瑞士范博邇利；膨脹珍珠巖：閉口 90~120 目，靈壽縣碩隆礦產(chǎn)品加工廠；硅酸鋁纖維：1~3 mm, 靈壽縣碩隆礦產(chǎn)品加工廠；成膜助劑 TEXANOL（2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯）：工業(yè)級, 齊魯伊士曼精細(xì)化工有限公司；防腐劑 lxe：美國特洛伊；羥乙基纖維素 250HBR：美國亞跨龍；涂料助劑（乙二醇、潤濕劑、消泡劑、pH調(diào)節(jié)劑等）：工業(yè)級，市售。

1.2 儀器

WDW-50C 型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)：上海華龍測試儀器股份有限公司；研磨分散攪拌多用機(jī)：上?，F(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司；可程式恒溫恒濕試驗(yàn)箱：上海滬升實(shí)驗(yàn)儀器廠；HZT-A 600電子天平：標(biāo)格達(dá)精密儀器有限公司；MU3028 建筑材料不燃燒試驗(yàn)機(jī)：上海牟景實(shí)業(yè)有限公司；JL-1 建筑材料燃燒熱值試驗(yàn)儀：方測精密儀器（深圳）有限公司；數(shù)字噪音計(jì)：得力集團(tuán)有限公司。

1.3 基礎(chǔ)配方

隔音涂料成品分兩步制備：先制備硅酸鋁纖維漿作為半成品備用，制備成品時(shí)再將硅酸鋁纖維漿加入。

1.4 制備工藝

1.4.1 硅酸鋁纖維漿的制備

研磨分散機(jī)在 500~800 r/min 中低速旋轉(zhuǎn)下，按表 1 配方依次投入原料，完全投入后，將速度提升至1500 r/min高速分散10 min，得到硅酸鋁纖維漿。

1.4.2 隔音涂料成品制備

研磨分散機(jī)在 500~800 r/min 中低速旋轉(zhuǎn)下，按表 2 配方依次投入原料，完全投入后，將速度提升至1200 r/min高速分散10 min。

1.5 試驗(yàn)方法與性能測試

目前隔音涂料相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有：團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn) T/GDJSKB 007—2022《建筑樓板用隔聲涂料》，但該標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)無檢測機(jī)構(gòu)可出具檢測報(bào)告，且該標(biāo)準(zhǔn)中抗壓強(qiáng)度是根據(jù)GB 14907—2018規(guī)定的6.4.5方法進(jìn)行試驗(yàn)，需要制備 70.5 mm×70.5 mm×70.5 mm 的試塊。由于隔音涂料是以丙烯酸乳液作為成膜物，制備該尺寸的試塊，無法干燥檢測。而 JC/T 2707—2022《隔聲砂漿》僅適用于干粉類的隔聲涂層，對于濕漿類的隔音涂料不適用。
所以結(jié)合產(chǎn)品的應(yīng)用情況，將性能分拆，參考以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試：隔音性能：T/GDJSKB 007—2022《建筑樓板用隔聲涂料》撞擊聲改善量；GB/T 19889.8—2006《重質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樓板覆面層撞擊聲改善量的實(shí)驗(yàn)室測量》；GB/T50121—2005《建筑隔聲評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》。涂料性能：JG/T 24—2018《合成樹脂砂壁狀建筑涂料》內(nèi)墻型，重點(diǎn)測試粘結(jié)強(qiáng)度 。燃燒性能：GB/T 11785—2005《鋪地材料的燃燒性能測定》臨界熱輻射通量 CHF；GB/T 14402—2007《建筑材料及制品的燃燒性能 燃燒值的測定》；GB/T 5464—2010《建 筑 材 料 不 燃 性 試 驗(yàn) 方 法》；GB8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》分級 。環(huán)保性能：GB/T 18582—2020《建筑用墻面涂料有害物質(zhì)限量》，內(nèi)墻涂料規(guī)定。

2、結(jié)果與討論

2.1 隔音材料對隔音性能的影響

隔音有兩種方式：其一為阻擋聲音的傳播，通常來講密度越大的構(gòu)件，對聲波的吸收更少，更容易反射聲能。這類應(yīng)用于樓板材質(zhì)通常為瓷磚、大理石地板等。并且是厚度越大，阻隔效果越好；其二為吸收入射聲能，聲波傳入材料內(nèi)部，在材料內(nèi)部振動摩擦，轉(zhuǎn)化為熱能。這種材料一般為纖維狀或中空結(jié)構(gòu)，本隔音涂料挑選0.5~1 mm海泡石纖維、1~3 mm硅酸鋁纖維、90~120 目膨脹珍珠巖、90~120 目聚苯顆粒作為隔音材料按表2配方制備涂料，進(jìn)行隔音效果對比測試。
對比方法為：

（1）將按表 2 制備的隔音涂料在 20cm×30 cm×0.7cm的中密度石棉水泥板上制備3 mm的漆膜，空白試驗(yàn)采用符合 JC/T 2326—2015《建筑用找平砂漿》的砂漿制膜，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境養(yǎng)護(hù)7 d；

（2）將制得的試板兩端用墊塊墊高20 cm,用直徑為1 cm的鋼珠，從距離試板 30 cm 的高處自由落體撞擊試板中心位置；

（3）用數(shù)字噪聲計(jì)置于試板底板中心地面上，測量鋼球撞擊時(shí)的分貝值。根據(jù)分貝值的大小，評估各隔音材料的隔音效果。結(jié)果見表3。

從表 3 可以看出，采用了隔音材料后，撞擊聲分貝值都會有不同程度的降低。這與各種材料的結(jié)構(gòu)有關(guān)：海泡石纖維狀呈毛發(fā)狀、針狀，具有獨(dú)特的理化性能，它的比表面積高（可達(dá) 800~900 m/g），孔隙率大，擁有很強(qiáng)的吸附與催化能力。硅酸鋁纖維是一種新型、輕質(zhì)、節(jié)能的耐火材料，以焦寶石為主要原料，經(jīng) 2100 ℃的高溫熔化后，用高速離心法工藝加工而制成的棉絲狀無機(jī)纖維。采用 SEM 對硅酸鋁纖維的微觀形貌進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)硅酸鋁纖維呈圓柱形，表面非常光滑，吸音性好，對 500 Hz 以上中、高波可吸收80%以上，這種1~3 mm的長纖維，還起到提升涂層抗裂性的作用 。
膨脹珍珠巖是珍珠巖礦經(jīng)過不同溫度的梯度加熱方式，使得珍珠巖礦內(nèi)部膨脹，表面熔融封閉，形成內(nèi)部為蜂窩狀結(jié)構(gòu)的顆粒。聲波在這種微小連通的孔隙中，碰撞摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。聚苯顆粒雖然具有吸音性能，但是該材料易燃，所以不作為隔音涂料使用。

2.2 涂層厚度對隔音性能的影響

參照團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/GDJSKB 007—2022《建筑樓板用隔聲涂料》3.4撞擊聲改善量規(guī)范的測試方法：140 mm鋼筋混凝土樓板覆蓋 3 mm/5 mm 隔聲涂料、40 mm 普通水泥砂漿(水泥砂比為 1∶3)、10 mm 瓷磚之后三分之一倍頻程的規(guī)范化撞擊聲壓級的降低量。以表 2隔音涂料基礎(chǔ)配方制備樣料進(jìn)行測試，在計(jì)權(quán)規(guī)范化撞擊聲壓級 L _n,w =78 dB 的鋼筋混凝土樓板上分別制備 3mm、4 mm、5 mm 的涂膜后，進(jìn)行撞擊聲隔聲壓級  L _n,w  測試，計(jì)算出計(jì)權(quán)撞擊聲壓級改善量 △L_w ，結(jié)果見表4。

由表 4 可知，涂裝隔音涂料后計(jì)權(quán)規(guī)范化撞擊聲壓級  L _n,w  為 66 dB,依據(jù) GB 50118—2010《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》中的樓板撞擊聲隔聲標(biāo)準(zhǔn)，該樓板構(gòu)造撞擊聲隔聲性能達(dá)到住宅建筑、學(xué)校建筑、旅館建筑的相應(yīng)等級標(biāo)準(zhǔn)。而涂層厚度有 3 mm 增加到 5 mm,計(jì)權(quán)撞擊計(jì)權(quán)撞擊聲壓級改善量 △L_w 提升 1 dB?？紤]到涂層過厚，對漆膜的干燥時(shí)間及耗量會有影響，該隔音涂層最佳厚度控制為3 mm。

2.3 聚合物乳液與硅酸鉀的選擇和配比

聚合物乳液和硅酸鹽溶液作為隔音涂料體系的主要成膜物質(zhì)，是涂層物理性能的保證。選擇適宜的有機(jī)聚合物乳液和無機(jī)硅酸鹽溶液就非常重要。
2.3.1硅酸鉀的選擇

在隔音涂料體系中，硅酸鉀的主要功能是和基材中無機(jī)鹽類、金屬氧化物生成新的硅酸鹽無機(jī)高分子化合物，通過化學(xué)鍵與基體牢固結(jié)合形成一體，賦予隔音涂料固化后的錨固作用；同時(shí)又在隔音涂料表面提供了可以與硅酸鹽水泥產(chǎn)生物理和化學(xué)結(jié)合的活性基團(tuán)，提高與面層粘結(jié)砂漿的拉伸粘接強(qiáng)度。但因硅酸鉀堿性高、耐水性差，不能單獨(dú)應(yīng)用于涂料體系中，需要與丙烯酸乳液復(fù)配使用。
硅酸鉀的模數(shù)對成型后涂膜的物理化學(xué)性能有很大影響，最常用的硅酸鉀的最適宜模數(shù)是 3.5~4.0，模數(shù)過低時(shí)干燥速度慢，耐水耐擦洗性能差；模數(shù)過高時(shí)粘結(jié)力不夠，干燥收縮應(yīng)力大，易發(fā)生開裂粉化，均不宜使用。
綜上所述，本研究挑選了模數(shù) 3.9，固含量 30%左右的穩(wěn)定化處理過的硅酸鉀INOCOT 330。
2.3.2聚合物乳液的選擇

在本隔音涂料中，有機(jī)乳液的主要功能是形成較為連續(xù)致密的有機(jī)涂膜，賦予阻尼材料粘附性、耐水性、耐久性；同時(shí)用于此體系的聚合物乳液還需具備以下特性：

（1）高耐堿性，因硅酸鉀溶液pH值在12左右，聚合物乳液必須能在 11~12 的高 pH 值下長期保持穩(wěn)定；

（2）貯存穩(wěn)定性好，與硅酸鹽溶液混合后無明顯變化，不發(fā)生后增稠現(xiàn)象；

（3）同硅酸鹽溶液相容性好，形成的涂膜清晰透明。按照以上技術(shù)要求和原則，需對乳液與硅酸鉀混合進(jìn)行相容性測試：采用市場上的不同廠家針對硅酸鉀復(fù)配開發(fā)的乳液，按表5配方制備混合液。

相容性測試方法為：

（1）漆膜外觀：將制備的混合液在玻璃板上用涂膜制備器制備100 μm的涂膜，觀察涂膜是否有顆粒、膠凝。相容性好的漆膜透明無顆粒。
（2）耐水性：將制備的混合液在玻璃板上用涂膜制備器制備 100 μm 的涂膜，在 25 ℃、相對濕度 50%的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境干燥7 d后，置于水中浸泡96 h，取出觀察漆膜是否有發(fā)白、軟化現(xiàn)象。
（3）貯存后漆膜外觀：將制備好的混合液置于50 ℃烘箱，放置 15 d 后取出，在玻璃板上用涂膜制備器制備100 μm的涂膜，觀察涂膜是否有顆粒、膠凝。測試結(jié)果見表6。由表 6 可知，剛混合的漆膜外觀都透明無顆粒，但經(jīng)過貯存后保立佳 BLJ-833W 出現(xiàn)有輕微顆粒，巴德富 BATF-837A 出現(xiàn)黏度升高，無法制膜的現(xiàn)象。主要原因?yàn)槿橐豪锖然膯误w在堿性條件下，會強(qiáng)烈電離，產(chǎn)生同電荷排斥和充分的溶劑化作用，導(dǎo)致乳液溶脹，吸水率增加，黏度升高。乳液必須要具有非常好的耐堿性，才能保證與硅酸鉀混合后不水解。耐堿性一定程度上取決于苯乙烯在共聚物中所占的比例。所以綜合測評結(jié)果，BATF-9569的性能指標(biāo)優(yōu)于其他型號，符合隔音涂料的要求。

2.3.3聚合物乳液與硅酸鉀的配比保持

隔音涂料體系中其他的組分不變，改變聚合物乳液（BATF-5969）與硅酸鉀（INOCOT 330）質(zhì)量比，測試其涂層性能及燃燒性能。涂層性能參考 JG/T24—2018《合成樹脂砂壁狀涂料》測試其粘結(jié)強(qiáng)度、耐水性。燃燒性能按 GB8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》分級里 5.1.2 鋪地材料燃燒等級 A2級要求進(jìn)行總熱值的測試，結(jié)果如表7所示。由表 7 可以看出，當(dāng)主成膜物質(zhì)全部是無機(jī)硅酸鉀時(shí)，不能形成較為連續(xù)的界面增強(qiáng)涂膜，對阻尼材料顆粒也沒有加固，因而沒有起到粘結(jié)加強(qiáng)作用，遇水即潰散；其總熱值處于最低值，這是由于丙烯酸乳液干膜屬于有機(jī)物，完全燃燒放出熱量，熱值高。硅酸鉀的熔點(diǎn)為 976 ℃，為不燃物，發(fā)熱量低。

隨著有機(jī)的聚合物乳液比例的提升，粘結(jié)強(qiáng)度直接提升，在聚合物乳液占到40%，能夠形成較為連續(xù)的涂膜以后，就沒有明顯的提升，當(dāng)成膜物質(zhì)全部是聚合物乳液后，缺乏無機(jī)硅酸鉀對基層的滲透加強(qiáng)作用，粘結(jié)強(qiáng)度又有所下降，且總熱值已超過燃燒等級 A2 的低于3.0 MJ/kg的要求；而對于粘結(jié)強(qiáng)度，則在 m （聚合物乳液）∶ m （硅酸鉀）=50∶50 時(shí)，出現(xiàn)了明顯的峰值，隨后又逐步下降。因此，綜合涂層性能與燃燒性能來考量，隔音涂料主要成分聚合物乳液與硅酸鉀最適宜的配比為50∶50。

3、結(jié) 語

本研究成功制備出一種具有良好的隔音效果、阻燃性及環(huán)保性能的新型建筑樓板隔音涂料。結(jié)果表明，通過使用阻尼材料硅酸鋁纖維、海泡石纖維、膨脹珍珠巖作為吸音填料，制備3 mm的涂膜，即可顯著降低計(jì)權(quán)撞擊聲壓級，隔聲性能達(dá)到住宅建筑、學(xué)校建筑、旅館建筑的相應(yīng)等級標(biāo)準(zhǔn)。無機(jī)硅酸鉀與聚合物乳液的合理配比，使得涂層的理化性能與燃燒性能均能滿足使用要求。且所使用材料無重金屬及揮發(fā)性有害物質(zhì)，使隔音涂料的應(yīng)用安全性得以提升，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

完整內(nèi)容請見《涂層與防護(hù)》2024年第04期