CN108250903A - 一种自清洁耐腐的铝型材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自清洁耐腐的铝型材，涉及铝型材技术领域，包括铝型材基体及包覆在铝型材基体表面的环氧树脂涂层；所述环氧树脂涂层由甲组分和乙组分按照3‑5：1的重量比混合配比组成；所述甲组分包括以下重量份的原料：双酚A型环氧树脂乳液40‑50份、改性二氧化钛纳米粒子5‑10份、气相二氧化硅0.5‑2份、硅藻土5‑10份、氧化石墨烯2‑5份、十二碳醇酯3‑7份、聚乙二醇二缩水甘油醚2‑5份、分散剂0.5‑2份、流平剂0.5‑2份、水12‑15份、偶联剂2‑5份、壬基酚聚氧乙烯醚0.2‑1份；所述乙组分为水性环氧胺类固化剂。本发明制备的涂料具有优异的抗污性、杀菌性、耐腐性、耐磨性，且与铝合金基材结合强度好，起到长效保护作用，提高铝合金使用寿命，扩大其应用领域。

Description

一种自清洁耐腐的铝型材
技术领域
本发明涉及铝型材技术领域，尤其涉及一种自清洁耐腐的铝型材。
背景技术
铝及铝合金是有色金属中应用最广泛的材料之一，铝合金具有密度小、易加工、热膨胀系数低、热导率高、比刚度和比强度高等诸多优异性能。在日常生产和生活以及航空、汽车、高铁、发动机活塞、光学仪器、导弹镶嵌结构等领域取得了广泛应用。但随着工业生产的进一步发展，对铝合金的表面性能提出了更高的要求。人们通常采用在铝合金表面涂覆涂层的方法来改善其表面性能。
水性涂料是一种环保、绿色涂料，近年来水性涂料在涂料领域方面的应用呈上升趋势。但由于水自身的特点、表面张力大，导致了水性涂料的成膜性能、涂层附着力、涂层防腐性能总体上都不及溶剂型防腐涂料，且自清洁效果不佳。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种自清洁耐腐的铝型材，在铝型材基体上包覆一层环氧树脂涂层，该涂层涂料具有优异的抗污性、杀菌性、耐腐性、耐磨性，且与铝合金基材结合强度好。
本发明提出的一种自清洁耐腐的铝型材，包括铝型材基体及包覆在铝型材基体表面的环氧树脂涂层；所述环氧树脂涂层由甲组分和乙组分按照3-5：1的重量比混合配比组成，所述甲组分包括以下重量份的原料：双酚A型环氧树脂乳液40-50份、改性二氧化钛纳米粒子5-10份、气相二氧化硅0.5-2份、硅藻土5-10份、氧化石墨烯2-5份、十二碳醇酯3-7份、聚乙二醇二缩水甘油醚2-5份、分散剂0.5-2份、流平剂0.5-2份、水12-15份、偶联剂2-5份、壬基酚聚氧乙烯醚0.2-1份；所述乙组分为水性环氧胺类固化剂。
优选地，所述改性二氧化钛纳米粒子的制备方法如下：将钛酸正丁酯和聚乙烯吡啶烷酮加入到无水乙醇中，搅拌溶解，得溶液A；将硝酸银溶于水，再向其中加入无水乙醇，搅拌，得溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，采用浓氨水调节pH，水浴搅拌反应3-5h，得溶液C；将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于无水乙醇，得溶液D，将其加入到溶液C中，搅拌反应2-3h，离心分离，洗涤，干燥，粉碎，即得改性二氧化钛纳米粒子。
优选地，所述改性二氧化钛纳米粒子的制备方法如下：将10份钛酸正丁酯和3-4份聚乙烯吡啶烷酮加入到40-50份无水乙醇中，搅拌溶解，得溶液A；将0.5-1份硝酸银溶于15-20份水，再向其中加入10-15份无水乙醇，搅拌，得溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，采用浓氨水调节pH至8.0-8.5，在35-40℃的水浴下搅拌反应3-5h，得溶液C；将2-3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于无水乙醇，得溶液D，将其加入到溶液C中，搅拌反应2-3h，离心分离，用水洗涤，干燥，粉碎，即得改性二氧化钛纳米粒子。
优选地，所述环氧树脂涂层的制备方法包括以下步骤：
S1、将改性二氧化钛纳米粒子、氧化石墨烯和硅藻土混合，球磨，煅烧，粉碎，得物料A；
S2、将双酚A型环氧树脂乳液、十二碳醇酯、聚乙二醇二缩水甘油醚加入高速分散机中，搅拌混合，再向其中加入气相二氧化硅、分散剂、流平剂、水份、偶联剂、壬基酚聚氧乙烯醚，高速搅拌，得物料B；
S3、将物料B采用三辊机研磨，即得甲组分；
S4、将甲组分和乙组分分开包装，即得。
优选地，所述S1中球磨1-2h。
优选地，所述S1中煅烧温度为600-800℃，时间为1-2h。
优选地，所述S3中研磨至物料细度小于30μm。
有益效果：本发明中采用双酚A型环氧树脂为主要成膜物质，其分子链中含有极性羟基、醚键等官能团，对于铝合金金属基材具有优异的附着力，且耐腐性较好；十二碳醇酯的添加能够提高环氧树脂乳液的成膜性能；气相二氧化硅有很好的防沉效果，添加到涂料中能够提高其稳定性；二氧化钛纳米粒子具有紫外光吸收性和光催化特性，能够在外界光的激发作用下将附着在表面的有机物、污染物等成催化分解，具有较好的自清洁作用，其改性方法中，以钛酸正丁酯、聚乙烯吡啶烷酮和硝酸银为原料，制备了掺杂有氧化银纳米颗粒的二氧化钛纳米粒子，能够增强二氧化钛可见光催化性能，进一步提高其抗污性和杀菌性，且在制备过程中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷对其进行改性，提高其分散性，解决其在涂料中易团聚的问题，改善涂料的流变性和稳定性，提高涂料与基材的结合强度；氧化石墨烯具有高比面积，表面具有多种活性官能团，耐腐性能好等特点，其在涂层中能够形成网状结构，提高涂层与铝合金基材之间的附着力，还能提高涂料的耐候、耐腐、耐摩擦、耐冲击性能等力学性能；硅藻土具有孔隙度大、化学性质稳定、耐磨等特点，将改性二氧化钛纳米粒子、氧化石墨烯和硅藻土一起进行球磨再煅烧，使得二氧化钛纳米粒子和氧化石墨烯负载在硅藻土上，提高其在涂料中的分散性，为涂料提供有益的表面性能，提高其附着力，该复合结构的自清洁功能得到进一步提高；本发明制备的涂料具有优异的抗污性、杀菌性、耐腐性、耐磨性，且与铝合金基材结合强度好，起到长效保护作用，提高铝合金使用寿命，扩大其应用领域。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种自清洁耐腐的铝型材，包括铝型材基体及包覆在铝型材基体表面的环氧树脂涂层；所述环氧树脂涂层由甲组分和乙组分按照3：1的重量比混合配比组成，所述甲组分包括以下重量份的原料：双酚A型环氧树脂乳液40份、改性二氧化钛纳米粒子5份、气相二氧化硅0.5份、硅藻土5份、氧化石墨烯2份、十二碳醇酯3份、聚乙二醇二缩水甘油醚2份、分散剂0.5份、流平剂0.5份、水12份、偶联剂2份、壬基酚聚氧乙烯醚0.2份；所述乙组分为水性环氧胺类固化剂。
上述环氧树脂涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、将改性二氧化钛纳米粒子、氧化石墨烯和硅藻土混合，球磨，煅烧，粉碎，得物料A；
S2、将双酚A型环氧树脂乳液、十二碳醇酯、聚乙二醇二缩水甘油醚加入高速分散机中，搅拌混合，再向其中加入气相二氧化硅、分散剂、流平剂、水份、偶联剂、壬基酚聚氧乙烯醚，高速搅拌，得物料B；
S3、将物料B采用三辊机研磨，即得甲组分；
S4、将甲组分和乙组分分开包装，即得。
实施例2
本发明提出的一种自清洁耐腐的铝型材，包括铝型材基体及包覆在铝型材基体表面的环氧树脂涂层；所述环氧树脂涂层由甲组分和乙组分按照3：1的重量比混合配比组成，其特征在于，所述甲组分包括以下重量份的原料：双酚A型环氧树脂乳液44份、改性二氧化钛纳米粒子7份、气相二氧化硅1份、硅藻土7份、氧化石墨烯3份、十二碳醇酯5份、聚乙二醇二缩水甘油醚3份、分散剂1份、流平剂1份、水14份、偶联剂3份、壬基酚聚氧乙烯醚0.5份；所述乙组分为水性环氧胺类固化剂。
其中，改性二氧化钛纳米粒子的制备方法如下：将10份钛酸正丁酯和3份聚乙烯吡啶烷酮加入到40份无水乙醇中，搅拌溶解，得溶液A；将0.5份硝酸银溶于15份水，再向其中加入10份无水乙醇，搅拌，得溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，采用浓氨水调节pH至8.0，在35℃的水浴下搅拌反应3h，得溶液C；将2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于无水乙醇，得溶液D，将其加入到溶液C中，搅拌反应2h，离心分离，用水洗涤，干燥，粉碎，即得改性二氧化钛纳米粒子。
上述环氧树脂涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、将改性二氧化钛纳米粒子、氧化石墨烯和硅藻土混合，球磨1h，在600℃下煅烧1h，粉碎，得物料A；
S2、将双酚A型环氧树脂乳液、十二碳醇酯、聚乙二醇二缩水甘油醚加入高速分散机中，搅拌混合，再向其中加入气相二氧化硅、分散剂、流平剂、水份、偶联剂、壬基酚聚氧乙烯醚，高速搅拌，得物料B；
S3、将物料B采用三辊机研磨至物料细度小于30μm，即得甲组分；
S4、将甲组分和乙组分分开包装，即得。
实施例3
本发明提出的一种自清洁耐腐的铝型材，包括铝型材基体及包覆在铝型材基体表面的环氧树脂涂层；所述环氧树脂涂层由甲组分和乙组分按照3：1的重量比混合配比组成，其特征在于，所述甲组分包括以下重量份的原料：双酚A型环氧树脂乳液48份、改性二氧化钛纳米粒子8份、气相二氧化硅1份、硅藻土8份、氧化石墨烯4份、十二碳醇酯6份、聚乙二醇二缩水甘油醚4份、分散剂1份、流平剂1份、水15份、偶联剂4份、壬基酚聚氧乙烯醚0.5份；所述乙组分为水性环氧胺类固化剂。
其中，改性二氧化钛纳米粒子的制备方法如下：将10份钛酸正丁酯和3.5份聚乙烯吡啶烷酮加入到46份无水乙醇中，搅拌溶解，得溶液A；将0.8份硝酸银溶于20份水，再向其中加入13份无水乙醇，搅拌，得溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，采用浓氨水调节pH至8.5，在40℃的水浴下搅拌反应4h，得溶液C；将3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于无水乙醇，得溶液D，将其加入到溶液C中，搅拌反应2.5h，离心分离，用水洗涤，干燥，粉碎，即得改性二氧化钛纳米粒子。
上述环氧树脂涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、将改性二氧化钛纳米粒子、氧化石墨烯和硅藻土混合，球磨1.5h，在700℃下煅烧1.5h，粉碎，得物料A；
S2、将双酚A型环氧树脂乳液、十二碳醇酯、聚乙二醇二缩水甘油醚加入高速分散机中，搅拌混合，再向其中加入气相二氧化硅、分散剂、流平剂、水份、偶联剂、壬基酚聚氧乙烯醚，高速搅拌，得物料B；
S3、将物料B采用三辊机研磨至物料细度小于30μm，即得甲组分；
S4、将甲组分和乙组分分开包装，即得。
实施例4
本发明提出的一种自清洁耐腐的铝型材，包括铝型材基体及包覆在铝型材基体表面的环氧树脂涂层；所述环氧树脂涂层由甲组分和乙组分按照3：1的重量比混合配比组成，所述甲组分包括以下重量份的原料：双酚A型环氧树脂乳液50份、改性二氧化钛纳米粒子10份、气相二氧化硅2份、硅藻土10份、氧化石墨烯5份、十二碳醇酯7份、聚乙二醇二缩水甘油醚5份、分散剂2份、流平剂2份、水15份、偶联剂5份、壬基酚聚氧乙烯醚1份；所述乙组分为水性环氧胺类固化剂。
其中，改性二氧化钛纳米粒子的制备方法如下：将10份钛酸正丁酯和4份聚乙烯吡啶烷酮加入到50份无水乙醇中，搅拌溶解，得溶液A；将1份硝酸银溶于20份水，再向其中加入15份无水乙醇，搅拌，得溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，采用浓氨水调节pH至8.5，在40℃的水浴下搅拌反应5h，得溶液C；将3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于无水乙醇，得溶液D，将其加入到溶液C中，搅拌反应3h，离心分离，用水洗涤，干燥，粉碎，即得改性二氧化钛纳米粒子。
上述环氧树脂涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、将改性二氧化钛纳米粒子、氧化石墨烯和硅藻土混合，球磨2h，在800℃下煅烧2h，粉碎，得物料A；
S2、将双酚A型环氧树脂乳液、十二碳醇酯、聚乙二醇二缩水甘油醚加入高速分散机中，搅拌混合，再向其中加入气相二氧化硅、分散剂、流平剂、水份、偶联剂、壬基酚聚氧乙烯醚，高速搅拌，得物料B；
S3、将物料B采用三辊机研磨至物料细度小于30μm，即得甲组分；
S4、将甲组分和乙组分分开包装，即得。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自清洁耐腐的铝型材，其特征在于，包括铝型材基体及包覆在铝型材基体表面的环氧树脂涂层；所述环氧树脂涂层由甲组分和乙组分按照3-5：1的重量比混合配比组成；所述甲组分包括以下重量份的原料：双酚A型环氧树脂乳液40-50份、改性二氧化钛纳米粒子5-10份、气相二氧化硅0.5-2份、硅藻土5-10份、氧化石墨烯2-5份、十二碳醇酯3-7份、聚乙二醇二缩水甘油醚2-5份、分散剂0.5-2份、流平剂0.5-2份、水12-15份、偶联剂2-5份、壬基酚聚氧乙烯醚0.2-1份；所述乙组分为水性环氧胺类固化剂。
2.根据权利要求1所述的自清洁耐腐的铝型材，其特征在于，所述改性二氧化钛纳米粒子的制备方法如下：将钛酸正丁酯和聚乙烯吡啶烷酮加入到无水乙醇中，搅拌溶解，得溶液A；将硝酸银溶于水，再向其中加入无水乙醇，搅拌，得溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，采用浓氨水调节pH，水浴搅拌反应3-5h，得溶液C；将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于无水乙醇，得溶液D，将其加入到溶液C中，搅拌反应2-3h，离心分离，洗涤，干燥，粉碎，即得改性二氧化钛纳米粒子。
3.根据权利要求2所述的自清洁耐腐的铝型材，其特征在于，所述改性二氧化钛纳米粒子的制备方法如下：将10份钛酸正丁酯和3-4份聚乙烯吡啶烷酮加入到40-50份无水乙醇中，搅拌溶解，得溶液A；将0.5-1份硝酸银溶于15-20份水，再向其中加入10-15份无水乙醇，搅拌，得溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，采用浓氨水调节pH至8.0-8.5，在35-40℃的水浴下搅拌反应3-5h，得溶液C；将2-3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于无水乙醇，得溶液D，将其加入到溶液C中，搅拌反应2-3h，离心分离，用水洗涤，干燥，粉碎，即得改性二氧化钛纳米粒子。
4.根据权利要求1-3任一所述的自清洁耐腐的铝型材，其特征在于，所述环氧树脂涂层的制备方法包括以下步骤：
S1、将改性二氧化钛纳米粒子、氧化石墨烯和硅藻土混合，球磨，煅烧，粉碎，得物料A；
S2、将双酚A型环氧树脂乳液、十二碳醇酯、聚乙二醇二缩水甘油醚加入高速分散机中，搅拌混合，再向其中加入气相二氧化硅、分散剂、流平剂、水份、偶联剂、壬基酚聚氧乙烯醚，高速搅拌，得物料B；
S3、将物料B采用三辊机研磨，即得甲组分；
S4、将甲组分和乙组分分开包装，即得。
5.根据权利要求4所述的自清洁耐腐的铝型材，其特征在于，所述S1中球磨1-2h。
6.根据权利要求4所述的自清洁耐腐的铝型材，其特征在于，所述S1中煅烧温度为600-800℃，时间为1-2h。
7.根据权利要求4所述的自清洁耐腐的铝型材，其特征在于，所述S3中研磨至物料细度小于30μm。
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