CN104449200A - 一种隔热保温粉末涂料及其制备方法、涂覆方法、涂层和应用 - Google Patents

一种隔热保温粉末涂料及其制备方法、涂覆方法、涂层和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隔热保温粉末涂料及其制备方法、涂覆方法、涂层和应用，该隔热保温粉末涂料的组分（重量份）包括：成膜剂90-100，固化剂1-10发泡剂0.1-2和流平剂0.5-5；所述发泡剂为分解温度Td在120-220℃之间的无机化合物发泡剂或有机化合物发泡剂。应用本发明的隔热保温涂料的普通铝合金型材和铝合金门窗，不需要在两根铝材中间插入非金属材料，而且能够降低涂覆工艺的复杂度，保证保温性能。

Description

一种隔热保温粉末涂料及其制备方法、涂覆方法、涂层和应用
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种隔热保温粉末涂料及其制备方法、涂覆方法、涂层和该隔热保温粉末涂料的应用。
背景技术
目前，我国建筑能耗占全国总能耗的28-30%，而门窗能耗又占建筑能耗的50%。因此，建筑节能的关键是门窗节能。采用新型节能门窗，并对现有建筑门窗进行节能改造，是我国能源形势的客观要求，也是市场发展的必然趋势。
建筑门窗市场上常见的有铝合金门窗、塑料门窗、钢门窗、木门窗和其它类门窗。由于铝合金门窗具有性能好、重量轻、美观、采光好、经久耐用、型材易回收和再利用率高、无环境污染等特点受到人们的喜爱。
但是铝合金门窗与塑料门窗相比，存在一个致命的弱点就差在隔热上。铝合金型材有良好的导热性，隔热保温效果较差。因此，铝合金门窗技术发展的重点和方向就是提高隔热与保温性能。
目前提高铝合金门窗的隔热与保温性能主要是采用断桥（断热）铝合金型材。断桥铝合金型材就是在两根普通铝材中插入传热系数为0.3W/m2.K的非金属材料，使铝型材的传热系数大大降低。
但是使用断桥铝合金型材的门窗存在三大问题：一是铝合金门窗型材截面积加大，增加了铝合金的消耗(断桥铝合金型材与非断桥铝合金型材的重量比为10.5︰6.5)，加大了门窗的生产成本；二是两根铝材中间使用的非金属材料，大多数是塑料，时间长了要老化，影响门窗强度和安全性；三是年久回收，塑料会二次污染环境。
另外一种提高铝合金门窗隔热保温性能的方法是：在铝合金型材的金属基材上涂覆含有玻璃微珠的涂料。这种方法的涂覆工艺过程比较复杂，需要先涂覆含有玻璃微珠的涂料，因为在与涂料其他组分混合的过程中玻璃微珠会有很多破碎，所以还需要单独涂覆玻璃微珠涂层，然后再涂覆含有玻璃微珠的涂料。
由于单独涂覆的玻璃微珠涂层是后添加的，所以融合性不够好，会产生分层，因此保温性能也会受到影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种隔热保温粉末涂料及其制备方法、涂覆方法、涂层和该隔热保温粉末涂料的应用，应用该隔热保温涂料的普通铝合金型材和铝合金门窗，不需要在两根铝材中间插入非金属材料，而且能够降低涂覆工艺的复杂度，保证保温性能。
为达到上述目的，本发明首先提供了一种隔热保温粉末涂料，所述涂料的组分（重量份）包括：成膜剂90-100，固化剂1-10、发泡剂0.1-2和流平剂0.5-5；
所述成膜剂包括：环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂或醇酸树脂中的一种或几种；
所述的固化剂包括：双氰胺类、咪唑类、二酰肼类、多元羧酸类、β-羟烷基酰胺类或三缩水甘油基异氰尿酸脂固化剂中的一种或几种；
所述发泡剂为分解温度Td在120-220℃之间的无机化合物发泡剂或有机化合物发泡剂；
所述的流平剂包括：聚丙烯酸脂、含硅丙烯酸脂、聚乙烯醇缩丁醛、安息香、氢化蓖麻油、醋酸丁酸纤维素、环氧大豆油中的一种或几种。
优选地，所述的隔热保温粉末涂料的组分（重量份）还包括：附着力促进剂0-5、纳米材料0-5、粉末状填料0-50、颜料或染料0-10、其它助剂0-10中的一种或多种；
所述的附着力促进剂包括：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、金属有机化合物类促进剂中的一种或多种；
所述的硅烷偶联剂，优选的为：巯基硅烷、氨基硅烷、羧基/羟基硅烷或羧基硅烷的一种或多种；
所述的纳米材料包括：纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、纳米氧化钇、纳米氧化锆中的一种或几种；
所述的粉末状填料包括硫酸钡、氧化锆、云母粉、轻质碳酸钙、陶瓷粉、硅藻土、珍珠岩、滑石粉中的一种或几种；
所述的颜料或染料包括：氧化铁红、氧化铁蓝、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、柠檬铬黄、深铬黄、铬黄、钼铬红、炭黑中的一种或几种；
所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增韧剂、边缘覆盖剂、防结块剂中的一种或几种。
所述发泡剂优选为分解温度在160-200℃之间的无机化合物发泡剂或有机化合物发泡剂。
优选地，所述的无机化合物发泡剂包括：碳酸氢钠或碳酸铵中的一种或两种；
所述的有机化合物发泡剂包括：N-亚硝基化合物、偶氮化合物或酰肼类化合物中的一种或多种；
所述的N-亚硝基化合物，优选的为：N,N’-二亚硝基五次甲基四胺或N,N’-二甲基-N,N’-二亚硝基对苯二甲酰胺；
所述的偶氮化合物，优选的为：二偶氮氨基苯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二碳酸钡或偶氮二碳酸二异丙酯；
所述的酰肼类化合物，优选的为：苯磺酰肼、4,4’-氧代双苯磺酰肼、3,3’-二磺酰肼二苯砜、1,3-苯二磺酰肼、1,4-苯二磺酰肼或4,4’-二苯二磺酰肼。
所述发泡剂是过100-400目筛的粉末；优选的，发泡剂是过300-400目筛的粉末。
本发明实施例还公开了一种上述涂料的制备方法，包括步骤：
a、将成膜剂破碎后，与固化剂、发泡剂和流平剂进行混合；
b、将混合后的原料用挤出机混炼后，出料、压片、冷却至室温；
c、将压片后的原料送入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度170-190目，得到所述的粉末涂料。
优选地，所述步骤a之前，先将发泡剂球磨后过100-400目筛；优选的，过300-400目筛。
优选地，所述步骤a中，在将成膜剂破碎后与固化剂、发泡剂和流平剂进行混合时，还加入如下组分（重量份）进行混合：
附着力促进剂0-5、纳米材料0-5、粉末状填料0-50、颜料或染料0-10、其它助剂0-10中的一种或多种；
所述的附着力促进剂包括：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、金属有机化合物类促进剂中的一种或多种；
所述的硅烷偶联剂，优选的为：巯基硅烷、氨基硅烷、羧基/羟基硅烷或羧基硅烷的一种或多种；
所述的纳米材料包括：纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、纳米氧化钇、纳米氧化锆中的一种或几种；
所述的粉末状填料包括硫酸钡、氧化锆、云母粉、轻质碳酸钙、陶瓷粉、硅藻土、珍珠岩、滑石粉中的一种或几种；
所述的颜料或染料包括：氧化铁红、氧化铁蓝、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、柠檬铬黄、深铬黄、铬黄、钼铬红、炭黑中的一种或几种；
所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增韧剂、边缘覆盖剂、防结块剂中的一种或几种。
本发明实施例还公开了一种上述隔热保温粉末涂料的涂覆方法，包括步骤：
将所述的隔热保温粉末涂料通过粉末喷涂的方法喷涂到金属基材上；
在160-240℃的温度下固化10-30分钟。
优选地，所述金属基材包括：铝合金、铝材、不锈钢或马口铁；所述粉末喷涂的方法包括：静电粉末喷涂或热熔敷喷涂。
本发明实施例还公开了一种采用上述的涂覆方法形成的隔热保温涂层，其特征在于：所述隔热保温涂层具有由发泡剂分解后形成的气孔，所述隔热保温涂层的空隙率为30-70%；优选的，涂层的空隙率为40-60%。
该隔热保温涂层的厚度平均为100-300微米；优选的，平均厚度为200-250微米。
本发明实施例还公开了一种普通铝合金型材，其涂覆有上述的隔热保温粉末涂料。
本发明实施例还公开了一种普通铝合金门窗，其采用上述的铝合金型材制造。
本发明实施例还公开了一种断桥铝合金型材，其涂覆有上述的隔热保温粉末涂料。
本发明实施例还公开了一种断桥铝合金门窗，其采用上述的铝合金型材制造。
将应用本发明的隔热保温涂层的铝合金窗与几种常用的建筑门窗的保温性能进行对比测试，测试结果详见表1：
由表1可见，应用本发明的普通铝合金窗，隔热保温性能能够达到断桥铝合金窗相同的效果。也就是说，应用本发明不需要在两根铝材中间插入非金属材料，就能够使普通铝合金门窗具有良好的隔热保温效果。并且，在断桥铝合金型材上应用该涂料，可以进一步提高其隔热保温效果。
而且，本发明实施例提供的这种隔热保温粉末涂料中，没有添加玻璃微珠，而是采用了发泡剂。在涂覆过程中，只需喷涂在金属基材上，并在高于发泡剂分解温度下进行固化即可，因此简化了涂覆工艺过程，降低了涂覆工艺的复杂度。而且，这样固化形成的涂层，能够产生大量不规则气孔，从而保证了保温性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为添加发泡剂的树脂粉末涂料在120℃-Td的温度下固化形成的涂层剥离后的扫描电子显微镜照片；
图1b为添加发泡剂的树脂粉末涂料在Td-240℃的温度下固化形成的涂层剥离后的扫描电子显微镜照片；
图1c为添加玻璃微珠的树脂粉末涂料固化形成的涂层剥离后的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明是在普通铝合金型材表面涂层上想办法，通过涂覆具有隔热保温功能的涂料，来降低门窗的传热系数。应用本发明的隔热保温涂层的普通铝合金窗的传热系数k值能降低到2.5-2.9W/m2.K，即要≤2.9W/m2.K（普通铝合金型材配5+12A+5的LOW-E中空玻璃）。这种铝合金窗，既有隔热保温效果，又不失传统的装饰作用，比断桥型材铝合金门窗强度高、安全性好和无环境污染等后顾之忧，可节约铝型材38%，单位成本下降20%，具有良好的性价比，为建筑节能门窗的推广开辟了一条新的广阔路径。
另外，应用本发明的隔热保温涂料的断桥铝合金窗的传热系数k值能降低到2.0-2.4W/m2.K。参照中国国家标准可见，应用本发明的隔热保温涂层的普通铝合金窗和断桥铝合金窗，其传热系数均能降低一个级别或以上。
而且，本发明实施例提供的这种隔热保温粉末涂料中，没有添加玻璃微珠，而是采用了发泡剂。在涂覆过程中，只需喷涂在金属基材上，并在高于发泡剂分解温度下进行固化即可，因此简化了涂覆工艺过程，降低了涂覆工艺的复杂度。而且，这样固化形成的涂层，能够产生大量不规则气孔，从而保证了保温性能。
本发明实施例的隔热保温粉末涂料的组分（重量份）包括：成膜剂90-100，固化剂1-10、发泡剂0.1-2和流平剂0.5-5；
所述的成膜剂包括但不限于：环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂或醇酸树脂中的一种或几种。
所述的固化剂包括但不限于：双氰胺类、咪唑类、二酰肼类、多元羧酸类、β-羟烷基酰胺类或三缩水甘油基异氰尿酸脂固化剂中的一种或几种。
所述的发泡剂为分解温度Td在120-220℃之间的无机化合物发泡剂或有机化合物发泡剂。优选的是分解温度Td在160-200℃之间的无机化合物发泡剂或有机化合物发泡剂。
本发明实施例中，所述的无机化合物发泡剂包括但不限于：碳酸氢钠或碳酸铵中的一种或两种。
所述的有机化合物发泡剂包括但不限于：N-亚硝基化合物、偶氮化合物或酰肼类化合物中的一种或多种。
具体地，所述的N-亚硝基化合物包括但不限于：N,N’-二亚硝基五次甲基四胺、N,N’-二甲基-N,N’-二亚硝基对苯二甲酰胺等。
所述的偶氮化合物包括但不限于：二偶氮氨基苯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二碳酸钡、偶氮二碳酸二异丙酯等。
所述的酰肼类化合物包括但不限于：苯磺酰肼、4,4’-氧代双苯磺酰肼、3,3’-二磺酰肼二苯砜、1,3-苯二磺酰肼、1,4-苯二磺酰肼、4,4’-二苯二磺酰肼等。
本发明实施例的发泡剂分解后产生N2、CO2、CO、NH3等气体中的一种或几种；发泡剂是过100-400目筛的粉末；优选的发泡剂是过300-400目筛的粉末。
所述的流平剂包括但不限于：聚丙烯酸脂、含硅丙烯酸脂、聚乙烯醇缩丁醛、安息香、氢化蓖麻油、醋酸丁酸纤维素、环氧大豆油中的一种或几种。
本发明实施例所述的隔热保温粉末涂料的组分（重量份）还包括：附着力促进剂0-5、纳米材料0-5、粉末状填料0-50、颜料或染料0-10、其它助剂0-10中的一种或多种。
所述的附着力促进剂包括但不限于：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、金属有机化合物类促进剂中的一种或多种。
其中的硅烷偶联剂，包括但不限于：巯基硅烷、氨基硅烷、羧基/羟基硅烷和羧基硅烷。
所述的纳米材料包括但不限于：纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、纳米氧化钇、纳米氧化锆中的一种或几种。
所述的粉末状填料包括但不限于硫酸钡、氧化锆、云母粉、轻质碳酸钙、陶瓷粉、硅藻土、珍珠岩、滑石粉中的一种或几种。
所述的颜料或染料包括但不限于：氧化铁红、氧化铁蓝、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、柠檬铬黄、深铬黄、铬黄、钼铬红、炭黑中的一种或几种。
所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增韧剂、边缘覆盖剂、防结块剂中的一种或几种。
本发明同时提供了上述涂料的制备方法，包括步骤：a、将成膜剂破碎后，与固化剂、发泡剂和流平剂进行混合；b、将混合后的原料用挤出机混炼后，出料、压片、冷却至室温；c、将压片后的原料送入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度170-220目，得到所需的粉末涂料。
其中，在步骤a之前，可以先将发泡剂球磨后过100-400目筛；优选的，过300-400目筛。
并且，步骤a中，在将成膜剂破碎后与固化剂和发泡剂进行混合时，还可以加入如下组分进行混合：附着力促进剂、纳米材料、粉末状填料、颜料或染料、其它助剂中的一种或多种。各个组分具体的重量份和成分，已在前面描述过，这里不再重复。
另外，具体地，所述步骤a将成膜剂打碎，破碎转速为1440r/min-1450r/min，目的是成膜剂破碎为粒度40-60目；在高速混合机内进行混合，混合机搅拌转速为55-65r/min，目的是将各种原料组分预混合均匀，混合时间为5-15分钟；步骤b挤出机送料段温度为70-120℃，出料段温度为110-140℃。步骤c中，粉碎粒度优选180-200目。
本发明所用的破碎机、混合机和挤出机都不用具体限定，本领域技术人员可以根据经验选择适合于本发明目的的任何破碎机、混合机和挤出机，例如，混合机可以为烟台凌宇的PHJ系列立式高速混合机、PHJ系列卧式高速混合机等；挤出机可以为烟台凌宇的SLJ双螺杆挤出机、三和泰的SHT-50挤出机械组等。
本发明还提供了上述隔热保温粉末涂料的涂覆方法，将所述的隔热保温粉末涂料通过粉末喷涂的方法喷涂到金属基材上，并在160-240℃的温度下固化10-30分钟。
其中，所述金属基材包括但不限于铝合金、铝材、不锈钢、马口铁。所述粉末喷涂的方法包括但不限于静电喷涂、热熔敷喷涂。
本发明还提供了采用上述涂覆方法形成的隔热保温涂层，所述隔热保温涂层具有由发泡剂分解后形成的气孔，所述隔热保温涂层的空隙率为30-70%；优选的，涂层的空隙率为40-60%。
采用上述涂覆方法涂覆后的隔热保温涂层的厚度平均为150-300微米；优选的，平均厚度为200-250微米。
另外，本发明还提供了涂覆有上述隔热保温粉末涂料的普通铝合金型材和断桥铝合金，及采用所述的普通铝合金型材或断桥铝合金制造的铝合金门窗。
本发明具体实施时，可以按如下过程进行：
（一）制备隔热保温粉末涂料：
a、将成膜剂破碎后，与固化剂、发泡剂和流平剂进行混合，本步骤中，可以加入所述附着力促进剂、纳米材料、粉末状填料、颜料或染料及其它助剂一起混合；b、将混合后的原料用挤出机混炼后，出料、压片、冷却至室温；c、将压片后的原料送入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度170-220目，得到所需的粉末涂料。实际应用中，在步骤a之前，可以先将发泡剂球磨后过100-400目筛，优选的过300-400目筛，将过筛后的发泡剂封装待用。如果购买的发泡剂已经符合这个条件，就不需要球磨和过筛的步骤了。这样，得到的粉末涂料的重量份可以为：成膜剂90-100，固化剂1-10，发泡剂0.1-2，流平剂0.5-5，附着力促进剂0-5，纳米材料0-5，粉末状填料0-50，颜料或染料0-10，其它助剂0-10。
（二）将涂料喷涂到金属基材上：
具体实施时，可以采用静电粉末涂装或热熔敷喷涂工艺。喷粉前，先对铝合金型材、铝材、不锈钢或马口铁等金属基材进行预处理，包括脱脂、碱洗、出光、阳极氧化等工序。然后将型材放入喷粉柜中，用喷枪将前述方法制备的涂料喷涂到型材上，再放入有鼓风的恒温干燥箱内进行固化。固化温度控制在160-240℃，时间10-30分钟，涂膜平均厚度在100－300微米之间，优化的平均厚度在200－250微米之间，最后置于室温下自然冷却，得到所需涂层。本发明中，固化后冷却的时间可以不受限制，只要能够冷却到室温即可。
采用上述涂覆方法在金属基材上形成的隔热保温涂层，具有由发泡剂分解后形成的大量的气孔，所述隔热保温涂层的空隙率为30-70%；优选的，涂层的空隙率为40-60%。
该隔热保温涂层的厚度平均为100-300微米；优选的，平均厚度为200-250微米。
（三）涂覆本发明隔热保温粉末涂料的铝合金门窗的生产：
铝合金门窗的生产按常规工艺进行，其工艺流程如下：
切割——冲切——钻铣——装配——组装——包装入库。
具体实施例如下：
实施例1：涂覆本发明隔热保温粉末涂料的普通（非断桥）铝合金型材/门窗
（一）制备涂料，包括：
1、按下列组分和重量份配制面层的涂料：环氧树脂100；固化剂4.70；发泡剂0.3；流平剂1.52；附着力促进剂3；纳米二氧化钛0.64；氧化锆5.12；云母粉12；铬黄5.22；氧化铁红3.48；炭黑0.70；其它助剂（本实施例中采用的是光稳定剂）0.50。
本实施例中先将发泡剂球磨后过100-400目筛。再将成膜剂环氧树脂破碎至40目，破碎转速为1440r/min。然后将其与其他组分加入高速混合机内进行混合，混合机的转速为60r/min。混合15分钟后，再进入双螺杆挤出机混炼。挤出机送料段温度为80℃，出料段温度为115℃。出料、压片、冷却至室温。再进入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度180目以上100％通过，得到本实施例的涂料粉末。
（二）将涂料喷涂到铝合金型材上，形成试验样板：
（1）试验样板的选材及表面处理
按GB/T1727，将铝板经除油、化学氧化后，进行铬化工艺处理。
（2）漆膜制备
将处理好的样板放在喷粉柜中，用喷枪将所述涂料喷涂到样板的表面，并将喷涂好的样板保持垂直，放入有鼓风的恒温干燥箱中进行固化。固化温度控制在180℃，时间10分钟，涂膜厚度约为250微米。固化结束后自然冷却至室温。
所述隔热保温涂层大量不规则气孔，是由发泡剂分解后形成的。这样的隔热保温涂层的空隙率为30-70%；优选的，涂层的空隙率为40-60%。隔热保温涂层的厚度平均为100-300微米；优选的，平均厚度为200-250微米。
（三）涂覆实施例的隔热保温涂层的铝合金门窗的生产：
铝合金门窗的生产按常规工艺进行，其工艺流程如下：
切割——冲切——钻铣——装配——组装——包装入库。
（四）性能测试：
按GB3186规定进行取样，测定试样的漆膜外观、硬度、附着力、弯曲试验、耐冲击性、耐盐雾性试验等性能。用上述方法制作的铝型材和LOW-E玻璃装配成的窗户，经检测门窗传热系数K值2.8W/m2.K。
实施例2：涂覆本发明隔热保温粉末涂料（非断桥）的铝合金型材/门窗
（一）制备涂料：
按下列组分和重量份配制涂料：丙烯酸树脂95；固化剂4.50；发泡剂0.3；流平剂3.96；安息香0.52；附着力促进剂3；纳米硫酸钡3.68；云母粉13；其它助剂（本实施例采用的是消光剂和偶联剂）3.40。
本实施例中先将成膜剂丙烯酸酯树脂破碎至60目，破碎转速为1450r/min，然后将其与其他组分加入高速混合机内，混合机转速65r/min，混合15分钟后，再进入双螺杆挤出机混炼。挤出机送料段温度为110℃，出料段温度为125℃，出料、压片、冷却至室温。再进入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度180目以上100％通过，得到本实施例的涂料粉末。
（二）将涂料喷涂到铝合金型材上，形成试验样板：
（1）试验样板的选材及表面处理
按GB/T1727，将铝板经除油、化学氧化后，进行铬化工艺处理。
（2）漆膜制备
将处理好的样板放在喷粉柜中，用喷枪将所述涂料喷涂到样板的表面，并将喷涂好的样板保持垂直，放入有鼓风的恒温干燥箱中进行固化。固化温度控制在185℃，时间20分钟，涂膜厚度约为240微米。固化结束后样板自然冷却至室温。
所述隔热保温涂层大量不规则气孔，是由发泡剂分解后形成的。这样的隔热保温涂层的空隙率为30-70%；优选的，涂层的空隙率为40-60%。
该隔热保温涂层的厚度平均为100-300微米；优选的，平均厚度为200-250微米。
（三）涂覆实施例的隔热保温粉末涂料的铝合金门窗的生产：
铝合金门窗的生产按常规工艺进行，其工艺流程如下：
切割——冲切——钻铣——装配——组装——包装入库。
（四）性能测试：
按GB3186规定进行取样，测定试样的漆膜外观、硬度、附着力、弯曲试验、耐冲击性、耐盐雾性试验等性能。用上述方法制作的铝型材和LOW-E玻璃装配成的窗户，经检测门窗传热系数K值2.7W/m2.K。
实施例3：本发明隔热保温涂层的结构
（一）制备涂料：
1、按下列组分和重量份配制涂料：环氧树脂100；固化剂4.70；发泡剂0.3；流平剂1.52；附着力促进剂3；纳米氧化锌3.12；纳米二氧化钛0.64；氧化锆5.12；云母粉12；铬黄5.22；氧化铁红3.48；炭黑0.70；其它助剂（本实施例采用偶联剂和增韧剂）0.50。
本实施例中先将成膜剂环氧树脂破碎至45目，破碎转速为1440r/min，然后将其与其他组分加入高速混合机内进行混合，混合机转速为60r/min，混合10min后，再进入双螺杆挤出机混炼。挤出机送料段温度为85℃，出料段温度为115℃，出料、压片、冷却至室温。再进入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度180目以上100％通过，得到本实施例的涂料粉末。
（二）将涂料喷涂到铝合金型材上，形成试验样板：
（1）试验样板的选材及表面处理
按GB/T1727，将铝板经除油、化学氧化后，进行铬化工艺处理。
（2）漆膜制备
将一块处理好的样板放在喷粉柜中，用喷枪将所述涂料喷涂到样板的表面，将喷涂好的样板保持垂直，放入有鼓风的恒温干燥箱中进行固化。固化温度控制在200℃，时间15分钟，涂膜厚度为约250微米。样板自然冷却至室温待用。将粉末涂层从样板剥离，并将剥离的涂层样品放到扫描电子显微镜下观察，可以看到涂层中产生大量气孔，如图1b所示。
所述隔热保温涂层大量不规则气孔，是由发泡剂分解后形成的。这样的隔热保温涂层的空隙率为30-70%；优选的，涂层的空隙率为40-60%。
该隔热保温涂层的厚度平均为100-300微米；优选的，平均厚度为200-250微米。
由于隔热保温涂层大量不规则气孔，是由发泡剂分解后形成的，因此，要保证保温性能，固化温度必须高于所用发泡剂的分解温度，否则无法形成气孔，不能保证保温性能。
例如：以如下方式形成的涂层，就无法形成气孔：
将另一处理好的样板放在喷粉柜中，用喷枪将所述涂料喷涂到样板的表面，将喷涂好的样板保持垂直，放入有鼓风的恒温干燥箱中进行固化。固化温度控制在150℃，时间30分钟，涂膜厚度为约250微米。样板自然冷却至室温待用。将粉末涂层从样板剥离，并将剥离的涂层样品放到扫描电子显微镜下观察，没有气孔生成，如图1a所示。
与现有技术用含有玻璃微珠的涂料涂覆形成的涂层相比，粉末涂料中添加发泡剂产生的气孔与添加玻璃微珠产生的气孔有明显的不同。添加玻璃微珠产生的气孔结构呈更规则的圆形，孔的内表面更光滑（如图1c所示），而添加发泡剂产生的气孔不规则，气孔内表面也不如前者光滑（如图1b所示）。同时，添加玻璃微珠的涂料在较低的温度下固化时形成的涂层剥离后放到扫描电子显微镜下观察，也可以看到涂层中存在大量气孔。这两个显著的差异是判断两种不同致孔原理形成的隔热保温涂层的重要依据。
实施例4：涂覆本发明隔热保温涂层的断桥铝合金型材/门窗
（一）制备涂料，包括：
1、按下列组分和重量份配制涂料：环氧树脂100；固化剂4.70；发泡剂0.3；流平剂1.52；附着力促进剂3；纳米氧化锌3.12；纳米二氧化钛0.64；氧化锆5.12；云母粉12；铬黄5.22；氧化铁红3.48；炭黑0.70；其它助剂（本实施例采用边缘覆盖剂和防结块剂）0.50。
本实施例中先将成膜剂环氧树脂破碎至40目，破碎转速为1440r/min，然后将其与其他组分加入高速混合机内进行混合，混合机转速为60r/min，混合10分钟后，再进入双螺杆挤出机混炼。挤出机送料段温度为70℃，出料段温度为110℃，出料、压片、冷却至室温。再进入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度180目以上100％通过，得到本实施例的粉末涂料。
（二）将涂料喷涂到断桥铝合金型材上，形成试验样板：
（1）试验样板的选材及表面处理
按GB/T1727，将铝板经除油、化学氧化后，进行铬化工艺处理。
（2）漆膜制备
将处理好的样板放在喷粉柜中，用喷枪将涂料喷涂到样板的表面，涂层厚度控制约在250微米左右。将喷涂好的样板保持垂直，放入有鼓风的恒温干燥箱中进行固化。固化温度控制在180℃，时间10分钟。样板自然冷却至室温待用。
所述隔热保温涂层大量不规则气孔，是由发泡剂分解后形成的。这样的隔热保温涂层的空隙率为30-70%；优选的，涂层的空隙率为40-60%。
该隔热保温涂层的厚度平均为100-300微米；优选的，平均厚度为200-250微米。
（三）涂覆本实施例的隔热保温涂层的断桥铝合金门窗的生产：
断桥铝合金门窗的生产按常规工艺进行，其工艺流程如下：
切割——冲切——钻铣——装配——组装——包装入库。
（四）性能测试：
按GB3186规定进行取样，测定试样的漆膜外观、硬度、附着力、弯曲试验、耐冲击性、耐盐雾性试验等性能。用上述方法制作的断桥铝型材和LOW-E玻璃装配成的窗户，经检测门窗传热系数K值2.0W/m2.K。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种隔热保温粉末涂料，所述涂料的组分（重量份）包括：成膜剂90-100，固化剂1-10、发泡剂0.1-2和流平剂0.5-5；
所述成膜剂包括：环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂或醇酸树脂中的一种或几种；
所述的固化剂包括：双氰胺类、咪唑类、二酰肼类、多元羧酸类、β-羟烷基酰胺类或三缩水甘油基异氰尿酸脂固化剂中的一种或几种；
所述发泡剂为分解温度Td在120-220℃之间的无机化合物发泡剂或有机化合物发泡剂；
所述的流平剂包括：聚丙烯酸脂、含硅丙烯酸脂、聚乙烯醇缩丁醛、安息香、氢化蓖麻油、醋酸丁酸纤维素、环氧大豆油中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的隔热保温粉末涂料，其特征在于：所述的隔热保温粉末涂料的组分（重量份）还包括：附着力促进剂0-5、纳米材料0-5、粉末状填料0-50、颜料或染料0-10、其它助剂0-10中的一种或多种；
所述的附着力促进剂包括：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、金属有机化合物类促进剂中的一种或多种；
所述的硅烷偶联剂，优选的为：巯基硅烷、氨基硅烷、羧基/羟基硅烷或羧基硅烷的一种或多种；
所述的纳米材料包括：纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、纳米氧化钇、纳米氧化锆中的一种或几种；
所述的粉末状填料包括硫酸钡、氧化锆、云母粉、轻质碳酸钙、陶瓷粉、硅藻土、珍珠岩、滑石粉中的一种或几种；
所述的颜料或染料包括：氧化铁红、氧化铁蓝、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、柠檬铬黄、深铬黄、铬黄、钼铬红、炭黑中的一种或几种；
所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增韧剂、边缘覆盖剂、防结块剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的隔热保温粉末涂料，其特征在于：所述发泡剂优选为分解温度在160-200℃之间的无机化合物发泡剂或有机化合物发泡剂。
4.根据权利要求1或2所述的隔热保温粉末涂料，其特征在于：所述的无机化合物发泡剂包括：碳酸氢钠或碳酸铵中的一种或两种；
所述的有机化合物发泡剂包括：N-亚硝基化合物、偶氮化合物或酰肼类化合物中的一种或多种；
所述的N-亚硝基化合物，优选的为：N,N’-二亚硝基五次甲基四胺或N,N’-二甲基-N,N’-二亚硝基对苯二甲酰胺；
所述的偶氮化合物，优选的为：二偶氮氨基苯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二碳酸钡或偶氮二碳酸二异丙酯；
所述的酰肼类化合物，优选的为：苯磺酰肼、4,4’-氧代双苯磺酰肼、3,3’-二磺酰肼二苯砜、1,3-苯二磺酰肼、1,4-苯二磺酰肼或4,4’-二苯二磺酰肼。
5.根据权利要求1所述的隔热保温粉末涂料，其特征在于：所述发泡剂是过100-400目筛的粉末；优选的，发泡剂是过300-400目筛的粉末。
6.一种权利要求1所述涂料的制备方法，包括步骤：
a、将成膜剂破碎后，与固化剂、发泡剂和流平剂进行混合；
b、将混合后的原料用挤出机混炼后，出料、压片、冷却至室温；
c、将压片后的原料送入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度170-190目，得到权利要求1所述的粉末涂料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
所述步骤a之前，先将发泡剂球磨后过100-400目筛；优选的，过300-400目筛。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，在将成膜剂破碎后与固化剂、发泡剂和流平剂进行混合时，还加入如下组分（重量份）进行混合：
附着力促进剂0-5、纳米材料0-5、粉末状填料0-50、颜料或染料0-10、其它助剂0-10中的一种或多种；
所述的附着力促进剂包括：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、金属有机化合物类促进剂中的一种或多种；
所述的硅烷偶联剂，优选的为：巯基硅烷、氨基硅烷、羧基/羟基硅烷或羧基硅烷的一种或多种；
所述的纳米材料包括：纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、纳米氧化钇、纳米氧化锆中的一种或几种；
所述的粉末状填料包括硫酸钡、氧化锆、云母粉、轻质碳酸钙、陶瓷粉、硅藻土、珍珠岩、滑石粉中的一种或几种；
所述的颜料或染料包括：氧化铁红、氧化铁蓝、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、柠檬铬黄、深铬黄、铬黄、钼铬红、炭黑中的一种或几种；
所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增韧剂、边缘覆盖剂、防结块剂中的一种或几种。
9.一种权利要求1-5所述隔热保温粉末涂料的涂覆方法，包括步骤：
将所述的隔热保温粉末涂料通过粉末喷涂的方法喷涂到金属基材上；
在160-240℃的温度下固化10-30分钟。
10.根据权利要求9所述的涂覆方法，其特征在于：
所述金属基材包括：铝合金、铝材、不锈钢或马口铁；
所述粉末喷涂的方法包括：静电粉末喷涂或热熔敷喷涂。
11.一种采用权利要求9或10所述的涂覆方法形成的隔热保温涂层，其特征在于：所述隔热保温涂层具有由发泡剂分解后形成的气孔，所述隔热保温涂层的空隙率为30-70%；优选的，涂层的空隙率为40-60%；
该隔热保温涂层的厚度平均为100-300微米；优选的，平均厚度为200-250微米。
12.一种普通铝合金型材，其特征在于：涂覆有权利要求1-5任一项所述的隔热保温粉末涂料。
13.一种普通铝合金门窗，其特征在于：采用权利要求12所述的铝合金型材制造。
14.一种断桥铝合金型材，其特征在于：涂覆有权利要求1-5任一项所述的隔热保温粉末涂料。
15.一种断桥铝合金门窗，其特征在于：采用权利要求14所述的铝合金型材制造。
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