CN102533107B - 用于铝合金百叶片表面光回复的涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于铝合金百叶片表面光回复的涂料，包括以下重量含量的组分：氟硅树脂56％～60％、气相SiO21.5％～2.5％、纳米TiO2或纳米ZnO 3.5％～6.5％、颜料10％～15％、其余为溶剂。还公开了涂料的制备工艺。本发明涂料是一种高固含量、抗红外线/紫外线的涂料。通过辊涂一次成膜厚度可达0.4～0.5mm，避免了多次涂覆，缩短了工艺周期。这种涂料具有高装饰性、良好的附着力、韧性，又具有较好硬度，耐化学品性。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其是一种用于铝合金百叶片表面光回复的涂料，及其制备方法。
背景技术
建筑物巨大的能耗问题随着能源的短缺而日益凸显，因而开发出利用太阳光等可再生能源的新技术越来越受到社会的认可和各个国家的支持。在建筑物门窗的遮阳领域，由于传统百叶窗隔热和防眩光效果差，加之其操作系统质量低劣易损坏，使其备受冷落，从而出现卷轴遮光帘和窗帘。然而卷轴遮光帘和窗帘只是起到遮蔽光线的作用，并不能阻挡太阳辐射热，使得室内昏暗和通风状况恶化，在夏季房间升温，在冬季房间得不到阳光，从而导致使用人工照明和空调制冷与制热，造成巨大的能源消耗。
为了改善这种状况，欧洲专利(专利号：EP1212508B1)公布了一种可调光的带齿百叶片的百叶窗。在这项专利中，借助溶胶凝胶获得的涂层是以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的水解产物、金属胶体、醇盐以及纳米二氧化硅组成的粘性溶胶，通过喷涂涂覆在百叶片基材表面，然后用紫外光固化。经滚压压出小于30纳米的齿棱后，在超过300℃的温度下，于具有齿棱的溶胶凝胶涂层表面溅射一层含In2O3和SnO2导电透明薄膜到的工件上作为保护层。这是一种紫外线固化涂料，是双层不同种类的涂料复合而成，由于齿棱小于30nm，决定了其涂层厚度很薄。由于加工30纳米齿棱的滚压模具的工艺技术要求很高，导致整个百叶片表面涂覆滚压加工成本很高。要获得具有光调节的百叶窗，基材的表面涂层的制备与处理非常关键。
但由于国内基材加工技术难以达到齿棱小于30nm的精密程度，申请人在中国率先进行“基于光回复技术的组合式百叶遮阳导光系统”设计和产品研发(如专利201010230371.0，201010127037.2，201010162501.1)，对此问题进行了深入探讨，提出百叶片表面一次涂层厚度要达到0.4mm以上，并具有抗紫外线、反射红外线功能，由此引起涂覆技术的改变而无法采用国内现有的功能涂料。而若直接采用上述欧洲专利介绍的涂料多次涂刷制成较厚的涂层，则将导致该涂层龟裂，影响使用效果，因此上述欧洲专利介绍的涂料是无法在国内得到应用的。
发明内容
本发明针对不足，提出一种用于铝合金百叶片表面光回复的涂料，一次成膜，厚度能达到0.4mm～0.5mm。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种用于铝合金百叶片表面光回复的涂料，包括以下重量含量的组分：
氟硅树脂 56％～60％
气相SiO2 1.5％～2.5％
纳米TiO2或纳米ZnO 3.5％～6.5％
颜料 10％～15％
其余为溶剂。
优选的，该涂料还包括重量含量的组分：
流平剂 0.8％～1.0％。
优选的，所述溶剂为为丙二醇甲醚、甲乙酮肟、丙二醇甲醚醋酸酯或乙二醇丁醚。
优选的，所述颜料的颗粒尺寸为0.1μm～0.5μm。
与现有技术相比，本发明采用的基料为氟硅树脂，由于树脂中引入了氟元素，有利于耐腐蚀性的化学品，以及制作中消泡性较好。选用气相二氧化硅，粒径小(7～30nm)，表面羟基多，一方面有利于固化，增加涂膜机械性能，如膜的致密度、硬度和细腻度，另一方面气相二氧化硅可以增强涂料的抗红外线/紫外线能力。纳米TiO2或纳米ZnO的加入除了增加涂料的固体含量，增加涂层性能，也是为了增强涂料的抗紫外线能力。一般浅色的涂料采用纳米TiO2，深色的涂料采用纳米ZnO。
本发明选用不同颜色的颜料，可以使表面达到良好的装饰效果，满足不同客户的个性化需求。颜料选用亚微米级，可以减少滚压齿棱的表面缺陷，增大光的反射率。添加流平剂，主要为了高温烘烤时得到平整、光滑、均匀的涂膜。
本发明涂料是一种高固含量、抗红外线/紫外线的涂料。通过辊涂一次成膜厚度可达0.4～0.5mm，避免了多次涂覆，缩短了工艺周期。这种涂料具有高装饰性、良好的附着力、韧性，又具有较好硬度，耐化学品性。
本发明还提供了上述涂料的制备方法，包括以下步骤：
①、氟硅树脂的制备：甲基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和三氟丙基甲基环三硅氧烷，按摩尔比1∶0.25～0.28∶0.06～0.05，在65℃～70℃下搅拌10分钟～15分钟混合均匀；将四甲基氢氧化铵加入去离子水中，至pH值10.5～11.5；滴加至混合料中回流，搅拌4小时～4.5小时；升温反应物料至145℃～155℃，直至水分完全蒸出为止，得氟硅树脂；加入溶剂，得氟硅树脂溶液；
②、向步骤①氟硅树脂溶液中加入气相SiO2和纳米TiO2或纳米ZnO，搅拌20min～40min；再加入颜料，搅拌20min～40min，即得涂料；
其中各组分的重量含量分别为：
氟硅树脂 56％～60％
气相SiO2 1.5％～2.5％
纳米TiO2或纳米ZnO 3.5％～6.5％
颜料 10％～15％
其余为溶剂。
优选的，步骤①中溶剂为丙二醇甲醚、甲乙酮肟、丙二醇甲醚醋酸酯或乙二醇丁醚。
优选的，步骤②中与颜料同时加入的还有流平剂，重量含量为0.8％～1.0％。
优选的，步骤②中加入气相SiO2和纳米TiO2或纳米ZnO后的搅拌速度为300rpm；加入颜料后的搅拌速度为1500rpm。
优选的，所述颜料选自钛白、云母珠光颜料、钛镍黄、铁红、镉红、钴蓝、铬绿、铁黑、碳黑、钴紫、氧化铁黄、锶黄、铝粉、锌粉和群青中的一种或多种。
优选的，所述颜料的颗粒尺寸为0.1μm～0.5μm。
本发明制备氟硅树脂中用到原料二苯基二甲氧基硅烷，在柔和的反应过程二苯基保留在最终的树脂产品中，由于氟硅树脂中含有二苯基，所以涂料储存期长达一年以上，便于工业化生产。同时要求涂料在较高温度下固化(180～200℃)，为了便于流平，得到平整的光滑的涂膜，高沸点溶剂作为涂料配方中必不可少的组分。这里为了便于树脂的储存、使用方便，高沸点溶剂在制备树脂溶液时加入。一般选用的规则大于120℃，如丙二醇甲醚、甲乙酮肟、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚。
颜料选自钛白，云母珠光颜料，钛镍黄，铁红，镉红，钴蓝，铬绿，铁黑，碳黑，钴紫，氧化铁黄，锶黄，铝粉，锌粉，群青中一种或多种；颜料的颗粒尺寸在0.1μm～0.5μm之间。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，其中颜料选自钛白，云母珠光颜料，钛镍黄，铁红，镉红，钴蓝，铬绿，铁黑，碳黑，钴紫，氧化铁黄，锶黄，铝粉，锌粉，群青中一种或多种。颜料的颗粒尺寸在0.1μm～0.5μm之间。气相二氧化硅为浙江宇达化工有限公司生产，粒径小于30纳米，纳米TiO2和纳米ZnO组分为杭州万景新材料有限公司，纳米TiO2的平均原级粒径为25±5纳米，纳米ZnO平均原级粒径为50±10纳米。本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1
一种用于铝合金百叶片表面光回复的涂料，其制备过程为：
①、氟硅树脂的制备：甲基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和三氟丙基甲基环三硅氧烷，按摩尔比1∶0.25∶0.06，在65℃下搅拌15分钟混合均匀；将四甲基氢氧化铵加入去离子水中，至pH值10.5；滴加至混合料中回流，搅拌4.5小时；升温反应物料至145℃，直至水分完全蒸出为止，得氟硅树脂；加入溶剂丙二醇甲醚，得固含量75％的氟硅树脂溶液；
②、向步骤①氟硅树脂溶液中加入气相SiO2和纳米TiO2，转速为300rpm下搅拌20min；再加入颜料，转速为1500rpm搅拌40min，即得涂料。
实施例2
一种用于铝合金百叶片表面光回复的涂料，其制备过程为：
①、氟硅树脂的制备：甲基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和三氟丙基甲基环三硅氧烷，按摩尔比1∶0.25∶0.05，在70℃下搅拌10分钟混合均匀；将四甲基氢氧化铵加入去离子水中，至pH值11.5；滴加至混合料中回流，搅拌4小时；升温反应物料至155℃，直至水分完全蒸出为止，得氟硅树脂；加入溶剂甲乙酮肟，得固含量75％的氟硅树脂溶液；
②、向步骤①氟硅树脂溶液中加入气相SiO2、纳米ZnO和S43流平剂，转速为300rpm下搅拌20min；再加入颜料，转速为1500rpm搅拌40min，即得涂料。
实施例3
一种用于铝合金百叶片表面光回复的涂料，其制备过程为：
①、氟硅树脂的制备：甲基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和三氟丙基甲基环三硅氧烷，按摩尔比1∶0.26∶0.054，在68℃下搅拌12分钟混合均匀；将四甲基氢氧化铵加入去离子水中，至pH值11；滴加至混合料中回流，搅拌4.2小时；升温反应物料至150℃，直至水分完全蒸出为止，得氟硅树脂；加入溶剂丙二醇甲醚醋酸酯，得固含量75％的氟硅树脂溶液；
②、向步骤①氟硅树脂溶液中加入气相SiO2、纳米ZnO和S43流平剂，转速为300rpm下搅拌20min；再加入颜料，转速为1500rpm搅拌40min，即得涂料。
上述实施例产品的制备过程中步骤②各组分的添加比例如下表1所示：
表1各实施例组分
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 固含量为75％的氟硅树脂溶液 | 75％ | 77％ | 80％ |
| 气相SiO2 | 2.5％ | 2％ | 2.2％ |
| 纳米TiO2或纳米ZnO | 6.5％ | 6％ | 5％ |
| 颜料 | 16％ | 14％ | 12％ |
| S43流平剂 | 0％ | 1％ | 0.8％ |
按上述实施例调配好涂料，在经过脱脂、去油，400号砂纸打磨，尺寸为15×5×0.8mm的铝合金表面进行一次辊涂，在185℃烘烤60分钟得到0.4～0.5mm涂层样品。最后对这些样品涂层性能进行检测，具体结果见表2。
表2
| 性能检测 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 涂层厚度 | 0.41 | 0.45 | 0.48 |
| 附着力(划格法3mm/3mm) | 2 | 3 | 3 |
| 铅笔硬度(中华牌绘图铅笔) | 2H | 2H | 2H |
| 柔韧性(反面圆柱弯曲法) | 16mm | 20mm | 20mm |
| 耐酸性(5％H2SO4，24h) | 无变化 | 无变化 | 无变化 |
| 耐碱性(5％NaOH2，24h) | 无变化 | 无变化 | 无变化 |
| 耐沸水性(1h) | 无变化 | 无变化 | 无变化 |
| 耐污性(碳素墨水干燥后洗涤剂清洗) | 无残留 | 无残留 | 无残留 |
| 红外线/紫外线综合反射率(％) | 87 | 82 | 80 |
| 储存稳定性(1年) | 无变化 | 无变化 | 无变化 |
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于铝合金百叶片表面光回复的涂料，包括以下重量含量的组分：
其余为溶剂；所述溶剂为丙二醇甲醚、甲乙酮肟、丙二醇甲醚醋酸酯或乙二醇丁醚。
2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于：该涂料还包括重量含量的组分：
流平剂 0.8%～1.0%。
3.如权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述颜料的颗粒尺寸为0.1μm～0.5μm。
4.一种用于铝合金百叶片表面光回复的涂料制备方法，包括以下步骤：
①、氟硅树脂的制备：甲基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和三氟丙基甲基环三硅氧烷，按摩尔比1：0.25～0.28：0.06～0.05，在65℃～70℃下搅拌10分钟～15分钟混合均匀；将四甲基氢氧化铵加入去离子水中，至pH值10.5～11.5；滴加至混合料中回流，搅拌4小时～4.5小时；升温反应物料至145℃～155℃，直至水分完全蒸出为止，得氟硅树脂；加入溶剂，得氟硅树脂溶液；
②、向步骤①氟硅树脂溶液中加入气相SiO2和纳米TiO2或纳米ZnO，搅拌20min～40min；再加入颜料，搅拌20min～40min，即得涂料；
其中各组分的重量含量分别为：
其余为溶剂；
步骤①中溶剂为丙二醇甲醚、甲乙酮肟、丙二醇甲醚醋酸酯或乙二醇丁醚。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤②中与颜料同时加入的还有流平剂，重量含量为0.8%～1.0%。
6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：步骤②中加入气相SiO2和纳米TiO2或纳米ZnO后的搅拌速度为300rpm；加入颜料后的搅拌速度为1500rpm。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述颜料选自钛白、云母珠光颜料、钛镍黄、铁红、镉红、钴蓝、铬绿、铁黑、碳黑、钴紫、氧化铁黄、锶黄、铝粉、锌粉和群青中的一种或多种。
8.如权利要求4或7所述的制备方法，其特征在于：所述颜料的颗粒尺寸为0.1μm～0.5μm。
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