CN113025091A - 一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法 - Google Patents

一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113025091A
CN113025091A CN202110318280.0A CN202110318280A CN113025091A CN 113025091 A CN113025091 A CN 113025091A CN 202110318280 A CN202110318280 A CN 202110318280A CN 113025091 A CN113025091 A CN 113025091A
Authority
CN
China
Prior art keywords
scratch
resistant
aluminum veneer
wear
cleaning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110318280.0A
Other languages
English (en)
Inventor
杜大富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Xinbang Decoration Material Co ltd
Original Assignee
Changzhou Xinbang Decoration Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Xinbang Decoration Material Co ltd filed Critical Changzhou Xinbang Decoration Material Co ltd
Priority to CN202110318280.0A priority Critical patent/CN113025091A/zh
Publication of CN113025091A publication Critical patent/CN113025091A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/002—Pretreatement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/70—Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本申请涉及铝单板领域，具体公开了一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法，耐刮擦型自清洁铝单板包括铝板基板层和耐磨包覆层，所述耐磨包覆层由包括下列重量份物质组成：50～60份纳米二氧化钛溶胶、3～5份表面改性石墨晶须、15～20份耐磨填料；所述耐磨填料包括2000目的SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒；其制备方法包括：S1、铝板基板层表面处理、S2、耐磨包覆凝胶制备和S3、耐刮擦型自清洁铝单板制备；本申请的耐刮擦型自清洁铝单板可用于建筑幕墙等场景，其具有优异的自清洁性能和耐刮擦性能，有效提高了铝单板材料在实际环境下的应用范围。

Description

一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法
技术领域
本申请涉及铝单板领域，更具体地说，它涉及一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法。
背景技术
氟碳铝单板是一种以铝合金面板为基础，表面包覆有氟碳涂层的新型建筑材料，具有质量轻、强度高、耐候性和耐蚀性好等优点而倍受青睐。但是由于氟碳铝单板进行长期使用后，大量污渍会粘附在其表面难以去除，因此需要定期进行清理，这使得人们开始将注意力偏向开发拥有自洁能力的氟碳铝单板。目前制备自清洁氟碳铝单板的方案中，主要是采用新型光催化剂或者传统的添加剂制备氟碳涂料，然后改性的氟碳涂料镀在铝塑板上形成涂膜；或者是先制备薄膜再经过高温退火处理，获得具有优异的抗褪色性、抗大气污染侵蚀性等能力。
相关技术中授权公告号为CN102433978B的中国专利，公开了一种新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板及其低温制备方法和应用。该氟碳铝单板的表面涂有一层具有自清洁功能的纳米二氧化钛薄膜或纳米二氧化钛与二氧化硅复合薄膜；薄膜在氟碳铝单板的表面分布均匀，厚度为1-3μm；纳米二氧化钛薄膜经紫外光照射后，具有超亲水性和光催化特性，可达到自清洁的效果。本发明所涉及的新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板的优点是：（1）二氧化钛薄膜厚度均匀，纳米二氧化钛晶粒分布均匀，具有超亲水性，具有良好的自清洁功能；（2）具有光催化特性，可降解表面残留的有机污染物，可进一步提高自清洁效果；（3）保留了氟碳铝单板原有高耐候、耐化学腐蚀等性能。
针对上述中的相关技术，发明人认为，通过在氟碳涂料中加入TiO2/SiO2的复合材料，虽然能大大提高氟碳铝单板的自清洁能力而分解表面有机污染物，但是涂层由于采用的低温干燥的方案进行制备，其表面涂膜强度不佳，在实际使用过程中，由于涂膜耐刮擦性能不佳，所以易受外力损害而出现破损和剥落，导致涂膜寿命降低。
发明内容
为了改善现有氟碳涂料耐刮擦性能不佳的缺陷，本申请提供一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法，采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种耐刮擦型自清洁铝单板，所述耐刮擦型自清洁铝单板包括：铝板基板层和耐磨包覆层，所述耐磨包覆层由包括下列重量份物质组成：50～60份纳米二氧化钛溶胶、3～5份表面改性石墨晶须、15～20份耐磨填料；所述耐磨填料包括2000目的SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒。
通过采用上述技术方案，由于本申请通过在纳米二氧化钛溶胶中添加SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒进行填充改性，由于本申请制备的气凝胶颗粒采用的复合溶胶体系具有更加优异的比表面积和结构性能，通过将其负载至溶胶体系内部后，能形成良好的分散体系，同时溶胶固化后形成的涂膜层具一定的粘弹性，涂膜层可以出现变形从而抵消一部分冲击力，在通过负载颗粒提高了其表面的粗糙度，进一步改善了氟碳铝单板表面的耐刮擦性能；
另一方面，本申请还采用了表面改性石墨晶须进行添加改性，通过表面改性石墨晶须与气凝胶颗粒相互缠结形成网络结构，有利于粗糙度的构建，同时石墨晶须能作为涂膜内的增强骨架，晶须的高度取向结构使涂膜具有高强度性能，能有效增强涂膜抗开裂性能，从而进一步提高了石墨晶须的耐刮擦性能和力学强度。
进一步地，所述耐磨填料还包括与SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒等质量的Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒。
通过采用上述技术方案，由于本申请通过Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶内部，由于铁离子掺杂可以在纳米二氧化钛的半导体晶格中引入缺陷位点，改善二氧化钛的紫外-可见光吸收的性能，使二氧化钛的可见光催化性能得到明显改善，同时，本申请技术方案采用和不同种类的气凝胶材料进行复配，改善单一气凝胶颗粒填充后发生团聚的现象，使涂膜材料整体结构均匀稳定，从而有效提高了复合涂膜材料的力学强度。
进一步地，所述Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒采用以下方案制成：
（1）按钛酸丁酯：盐酸：乙醇质量比为6～8:1～2:15～20，将钛酸丁酯、盐酸添加至无水乙醇中，搅拌混合收集得混合液1；
（2）再按正硅酸乙酯：盐酸：无水乙醇质量比为10～15:1～2:45～50，将正硅酸乙酯、无水乙醇和盐酸搅拌混合并收集得混合液2；
（3）按质量比0.1:5～6:15～20，在室温下，将硝酸铁溶液、混合液2滴加至混合液1中，待滴加完成后，搅拌混合并收集得共混凝胶；（4）将共混凝胶置于改性液中，静置洗涤后，保温干燥并研磨过2000目筛，得复合气凝胶颗粒。
通过采用上述技术方案，由于本申请优化了Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒的制备步骤，通过溶胶混合，提高其内部纳米颗粒之间的混合均匀度，同时，本申请采用二氧化硅溶胶为骨架体系，改善了气凝胶的微观形貌和空间结构，并且有着良好的相容性、分散性和热稳定性，保持了较高的孔隙率，通过将Fe离子对TiO2/SiO2的掺杂可以缩小锐钛矿二氧化钛的带隙，并伴随新能级的产生，可增强二氧化钛在可见光的光催化能力，从而使本申请制备的氟碳铝单板的光催化自清洁性能提高，同时本申请工艺简单、成本低。
进一步地，所述表面改性石墨晶须采用以下方案制成：
（1）取石墨晶须并分散至无水乙醇中，超声分散得悬浮液；
（2）按质量比1:6～8，0.5mol/L氨水添加至悬浮液中，通入氮气保护后，再缓慢滴加钛酸四丁酯，搅拌混合并离心分离，洗涤干燥，得改性石墨晶须。
通过采用上述技术方案，由于采用改性石墨晶须作为连接网络的媒介，再通过钛酸四丁酯为改性剂对石墨晶须进行改性，钛酸四丁酯在水中极易水解，在石墨晶须的粒子表面形成稳定网状交联的二氧化钛层，可以有效提高石墨晶须的分散性，防止晶须聚集，增强石墨晶须的稳定性，同时本申请采用的石墨晶须，改善其与气凝胶颗粒之间的相容性，使其有效缠结并改善涂层表面的耐刮擦性能。
进一步地，所述石墨晶须长径比为45～50。
通过采用上述技术方案，由于本申请通过对石墨晶须的长径比进行限定和优化，一方面，优化长径比后的石墨晶须能有效在涂料中分散并形成缠结网络，改善石墨烯晶须长径比不合理导致的团聚现象，同时优化后的改性石墨晶须具有良好的结构性能，在涂膜内部形成良好的支撑作用，从而有效改善了涂膜的力学强度和耐刮擦性能。
第二方面，本申请提供一种耐刮擦型自清洁铝单板的制备方法，所述耐刮擦型自清洁铝单板的制备步骤包括：S1、铝板基板层表面处理：将铝板基板层浸泡至表面处理液中，静置12h后，再在45℃下保温干燥8h，得表面处理铝板基体；S2、耐磨包覆凝胶制备：按配方，将纳米二氧化钛溶胶、表面改性石墨晶须和耐磨填料搅拌混合并研磨分散，过0.25μm筛网并收集分散浆液；S3、耐刮擦型自清洁铝单板制备：将表面处理铝板基体浸泡至分散浆液中，浸渍提拉处理并将分散浆液均匀涂覆至表面处理铝板基体表面，再在80℃下保温处理24h，即可制备得所述耐刮擦型自清洁铝单板。
通过采用上述技术方案，本申请优化耐刮擦型自清洁铝单板的制备方法，通过依次对铝单板进行表面处理、溶胶包覆后低温干燥的方案，改善传统高温处理成本高且会破坏氟碳涂层的问题，通过采用简单的包覆填充，气凝胶负载在基体溶胶表面，形成具有良好耐摩擦性能的涂层，从而进一步改善了涂膜的力学强度和耐刮擦性能。
进一步地，步骤S3所述浸渍提拉处理速率为2mm/min。
通过采用上述技术方案，本申请优化浸渍提拉的速率，优化了溶胶在基体表面的负载和填充效率，防止涂膜厚度过厚，导致负载性能不佳，从而降低涂膜的附着力，同时也有效防止涂膜厚度过薄，导致涂膜材料的力学强度较差，无法形成良好的耐刮擦作用，从而进一步提高了涂膜的力学强度和耐刮擦性能。
进一步地，步骤S1所述表面处理液为0.1～0.2mol/Lγ-氨丙基三乙氧基硅烷/乙醇分散液。
通过采用上述技术方案，本申请对氟碳铝单板表面进行处理，通过偶联接枝改性后，在溶胶层和基体层之间形成良好的连接层，该连接层能进一步改善涂膜与基体之间的结合强度，提高涂膜材料的力学性能和耐刮擦强度，使制备的氟碳铝单板在具有良好自清洁效果的同时，具有优异的力学性能和耐刮擦强度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
第一、本申请通过在纳米二氧化钛溶胶中添加SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒进行填充改性，由于本申请制备的气凝胶颗粒采用的复合溶胶体系具有更加优异的比表面积和结构性能，通过将其负载至溶胶体系内部后，能形成良好的分散体系，同时溶胶固化后形成的涂膜层具一定的粘弹性，涂膜层可以出现变形从而抵消一部分冲击力，在通过负载颗粒提高了其表面的粗糙度，进一步改善了氟碳铝单板表面的耐刮擦性能；
另一方面，本申请还采用了表面改性石墨晶须进行添加改性，通过表面改性石墨晶须与气凝胶颗粒相互缠结形成网络结构，有利于粗糙度的构建，同时石墨晶须能作为涂膜内的增强骨架，晶须的高度取向结构使涂膜具有高强度性能，能有效增强涂膜抗开裂性能，从而进一步提高了石墨晶须的耐刮擦性能和力学强度。
第二、本申请通过Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶内部，由于铁离子掺杂可以在纳米二氧化钛的半导体晶格中引入缺陷位点，改善二氧化钛的紫外-可见光吸收的性能，使二氧化钛的可见光催化性能得到明显改善，同时，本申请技术方案采用和不同种类的气凝胶材料进行复配，改善单一气凝胶颗粒填充后发生团聚的现象，使涂膜材料整体结构均匀稳定，从而有效提高了复合涂膜材料的力学强度。
第三、本申请采用改性石墨晶须作为连接网络的媒介，再通过钛酸四丁酯为改性剂对石墨晶须进行改性，钛酸四丁酯在水中极易水解，在石墨晶须的粒子表面形成稳定网状交联的二氧化钛层，可以有效提高石墨晶须的分散性，防止晶须聚集，增强石墨晶须的稳定性，同时本申请采用的石墨晶须，改善其与气凝胶颗粒之间的相容性，使其有效缠结并改善涂层表面的耐刮擦性能。
第四、本申请优化浸渍提拉的速率，优化了溶胶在基体表面的负载和填充效率，防止涂膜厚度过厚，导致负载性能不佳，从而降低涂膜的附着力，同时也有效防止涂膜厚度过薄，导致涂膜材料的力学强度较差，无法形成良好的耐刮擦作用，从而进一步提高了涂膜的力学强度和耐刮擦性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例中，所用的原料和仪器设备如下所示，但不以此为限：
本申请中各原料和仪器设备均可通过市售获得，具体型号如下：
恒温磁力加热搅拌器CL-3；
电热鼓风干燥箱101-1；
双光束紫外-可见光分光光度计 TU-1901#。
制备例
Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒制备
制备例1
取0.6kg钛酸丁酯、0.1kg0.5mol/L盐酸和1.5kg无水乙醇搅拌混合收集得混合液1；再将1kg正硅酸乙酯、0.1kg盐酸和4.5kg无水乙醇搅拌混合并收集得混合液2；将0.1kg0.5mol/L硝酸铁溶液5kg混合液2滴加至15kg混合液1中，控制滴加时搅拌速率为2mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集得共混凝胶，将共混凝胶置于改性液中，静置48h后，用正己烷冲洗3次，得改性凝胶液，取改性凝胶液置于85℃下保温干燥12h，研磨过2000目筛，得Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒1。
制备例2
取0.7kg钛酸丁酯、0.15kg0.5mol/L盐酸和1.7kg无水乙醇搅拌混合收集得混合液1；再将1.25kg正硅酸乙酯、0.15kg盐酸和4.7kg无水乙醇搅拌混合并收集得混合液2；将0.1kg0.5mol/L硝酸铁溶液5.5kg混合液2滴加至17kg混合液1中，控制滴加时搅拌速率为2mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集得共混凝胶，将共混凝胶置于改性液中，静置48h后，用正己烷冲洗4次，得改性凝胶液，取改性凝胶液置于100℃下保温干燥12h，研磨过2000目筛，得Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒2。
制备例3
取0.8kg钛酸丁酯、0.2kg0.5mol/L盐酸和2.0kg无水乙醇搅拌混合收集得混合液1；再将1.5kg正硅酸乙酯、0.2kg盐酸和5.0kg无水乙醇搅拌混合并收集得混合液2；将0.1kg0.5mol/L硝酸铁溶液6kg混合液2滴加至20kg混合液1中，控制滴加时搅拌速率为3mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集得共混凝胶，将共混凝胶置于改性液中，静置48h后，用正己烷冲洗5次，得改性凝胶液，取改性凝胶液置于120℃下保温干燥12h，研磨过2000目筛，得Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒3。
SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒制备
制备例4
取0.6kg钛酸丁酯、0.1kg0.5mol/L盐酸和1.5kg无水乙醇搅拌混合收集得混合液1；再将1kg正硅酸乙酯、0.1kg盐酸和4.5kg无水乙醇搅拌混合并收集得混合液2；将5kg混合液2滴加至15kg混合液1中，控制滴加时搅拌速率为2mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集得共混凝胶，将共混凝胶置于改性液中，静置48h后，用正己烷冲洗3次，得改性凝胶液，取改性凝胶液置于85℃下保温干燥12h，研磨过2000目筛，得SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒1。
制备例5
取0.7kg钛酸丁酯、0.15kg0.5mol/L盐酸和1.7kg无水乙醇搅拌混合收集得混合液1；再将1.25kg正硅酸乙酯、0.15kg盐酸和4.7kg无水乙醇搅拌混合并收集得混合液2；将5.5kg混合液2滴加至17kg混合液1中，控制滴加时搅拌速率为2mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集得共混凝胶，将共混凝胶置于改性液中，静置48h后，用正己烷冲洗4次，得改性凝胶液，取改性凝胶液置于100℃下保温干燥12h，研磨过2000目筛，得SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒2。
制备例6
取0.8kg钛酸丁酯、0.2kg0.5mol/L盐酸和2.0kg无水乙醇搅拌混合收集得混合液1；再将1.5kg正硅酸乙酯、0.2kg盐酸和5.0kg无水乙醇搅拌混合并收集得混合液2；将6kg混合液2滴加至20kg混合液1中，控制滴加时搅拌速率为3mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集得共混凝胶，将共混凝胶置于改性液中，静置48h后，用正己烷冲洗5次，得改性凝胶液，取改性凝胶液置于120℃下保温干燥12h，研磨过2000目筛，得SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒3。
表面改性石墨晶须制备
制备例7
取200g长径比为45石墨晶须并分散至1000mL无水乙醇中，超声分散得悬浮液，将0.1kg的0.5mol/L氨水添加至0.6kg悬浮液中，通入氮气保护后，再缓慢滴加0.2kg钛酸四丁酯，搅拌混合并置于2200r/min下离心分离，洗涤干燥，得改性石墨晶须。
制备例8
取200g长径比为47石墨晶须并分散至1000mL无水乙醇中，超声分散得悬浮液，将0.1kg的0.5mol/L氨水添加至0.7kg悬浮液中，通入氮气保护后，再缓慢滴加0.2kg钛酸四丁酯，搅拌混合并置于2250r/min下离心分离，洗涤干燥，得改性石墨晶须。
制备例9
取200g长径比为50石墨晶须并分散至1000mL无水乙醇中，超声分散得悬浮液，将0.1kg的0.5mol/L氨水添加至0.8kg悬浮液中，通入氮气保护后，再缓慢滴加0.3kg钛酸四丁酯，搅拌混合并置于2300r/min下离心分离，洗涤干燥，得改性石墨晶须。
实施例
实施例1
S1、铝板基板层表面处理：将铝板基板层浸泡至0.1mol/Lγ-氨丙基三乙氧基硅烷/乙醇分散液中，静置12h后，再在45℃下保温干燥8h，得表面处理铝板基体；
S2、耐磨包覆凝胶制备：将50kg纳米二氧化钛溶胶、3kg表面改性石墨晶须1、7.5kg的SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒和7.5kg的Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒1搅拌混合并研磨分散，过0.25μm筛网并收集分散浆液；
S3、耐刮擦型自清洁铝单板制备：将表面处理铝板基体浸泡至分散浆液中，按提拉处理速率为2mm/min浸渍提拉处理并将分散浆液均匀涂覆至表面处理铝板基体表面，再在80℃下保温处理24h，即可制备得所述耐刮擦型自清洁铝单板。
实施例2～7
实施例2～7：一种耐刮擦型自清洁铝单板，与实施例1的区别在于，耐磨包覆凝胶原料配比和其他耐刮擦型自清洁铝单板制备参数如表1所示，其余制备步骤和制备环境均与实施例1相同。
表1实施例1～7各原料组分配比表
Figure 993633DEST_PATH_IMAGE002
实施例8：一种耐刮擦型自清洁铝单板，与实施例1的区别在于实施例8的γ-氨丙基三乙氧基硅烷/乙醇分散液浓度为0.2mol/L。
对比例
对比例1：一种耐刮擦型自清洁铝单板，与实施例1的区别在于，对比例1采用3kg硫酸钙晶须代替表面改性石墨晶须，其余制备条件和组分配比均与实施例1相同。
对比例2：一种耐刮擦型自清洁铝单板，与实施例1的区别在于，对比例2采用3kg未改性的石墨晶须代替表面改性石墨晶须，其余制备条件和组分配比均与实施例1相同。
对比例3：一种耐刮擦型自清洁铝单板，与实施例1的区别在于，对比例3采用3kg纳米碳纤维代替表面改性石墨晶须，其余制备条件和组分配比均与实施例1相同。
对比例4：一种耐刮擦型自清洁铝单板，与实施例1的区别在于，对比例4采用15kg纳米二氧化钛代替实施例1中的耐磨填料，其余制备条件和组分配比均与实施例1相同。
对比例5：一种耐刮擦型自清洁铝单板，与实施例1的区别在于，对比例5在制备耐刮擦型自清洁铝单板时，未对铝板基板层进行表面处理，其余制备条件和组分配比均与实施例1相同。
对比实施例
对比实施例1
一种耐刮擦型自清洁铝单板，与实施例1的区别在于，对比实施例1中的耐火涂料中，未添加Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒，其余制备条件和组分配比均与实施例1相同。
性能检测试验
分别对实施例1～8、对比例1～5和对比实施例1中制备的耐刮擦型自清洁铝单板进行光催化性能和耐刮擦性能测试。
检测方法/试验方法
（1）耐刮擦性能：按照标准ASTMD 3363测试，将样板放置在水平牢固物体表面。将铅笔削去木杆部分，使铅芯露出3mm，用砂纸打磨笔尖平整，四周锐利，从最坚硬的铅笔开始测试。铅笔与底板成45°角，来回均匀用力推动铅笔，建议划痕距离约为6.5mm。重复上述步骤知道发现某支铅笔无法磨损漆膜表面或者无法留下凹痕，此时该铅笔的硬度被视为漆膜的硬度。
（2）亲水性：亲使用定量1L针筒将水滴滴在耐刮擦氟碳铝单板表面，然后采用照相机所得照片进行处理计算，测量其接触角来分析其亲水性能。
（3）光催化性能：采用TU-1901双光束紫外-可见光分光光度计，将涂有4层薄膜的载玻片放在装有85mL20mg/L亚甲基蓝溶液的培养皿中，置于太阳光下，间隔6h定时间取亚甲基蓝溶液8mL，采用TU-1901双光束紫外-可见光分光光度计测定吸光度，计算降解率来表征薄膜的光催化活性；具体检测结果如下表表2所示：
表2耐刮擦型自清洁铝单板性能检测表
Figure 238670DEST_PATH_IMAGE004
由上表表2进行性能分析：
（1）由实施例1～7各组分配比结合表2可以发现，本申请制备的耐刮擦型自清洁铝单板具有良好的自清洁和耐刮擦性能，这说明本申请技术方案通过在纳米二氧化钛溶胶中添加SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒，由于本申请制备的气凝胶颗粒采用的复合溶胶体系，其具有更加优异的比表面积和结构性能，通过将其负载至溶胶体系内部，能形成良好的分散体系，由于气凝胶负载至溶胶内部后，溶胶固化后形成的涂膜层具一定的粘弹性，涂膜层可以出现变形从而抵消一部分冲击力，在通过负载颗粒提高了其表面的粗糙度，进一步改善了氟碳铝单板表面的耐刮擦性能。
（2）将对比例1～3与实施例1进行性能对比，由于对比例1～3采用其他材料代替本申请技术方案中的表面改性石墨晶须，由表2看，其性能显著降低，这说明本申请技术方案改性石墨晶须作为连接网络的媒介，再通过钛酸四丁酯为改性剂对石墨晶须进行改性，钛酸四丁酯在水中极易水解，在石墨晶须的粒子表面形成稳定网状交联的二氧化钛层，可以有效提高石墨晶须的分散性，防止晶须聚集，增强石墨晶须的稳定性，同时本申请采用的石墨晶须，改善其与气凝胶颗粒之间的相容性，使其有效缠结并改善涂层表面的耐刮擦性能。
（3）结合对比例4和实施例1进行对比，对比例4在制备耐刮擦型自清洁氟碳铝单板时调整了耐磨填料的组成，由表2看，其性能显著降低，这说明本申请技术方案通过在纳米二氧化钛溶胶中添加SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒和将Fe离子对TiO2/SiO2复合气凝胶颗粒，两者复配增强二氧化钛在可见光的光催化能力，从而使本申请制备的氟碳铝单板的光催化自清洁性能提高，也进一步改善了氟碳铝单板表面的耐刮擦性能。
（4）结合对比例5和实施例1进行对比，对比例5在制备耐刮擦型自清洁氟碳铝单板时调整了表面处理的方案，由表2看，其性能略有降低，这说明本申请技术方案通过对氟碳铝单板表面进行处理，通过偶联接枝改性后，在溶胶层和基体层之间形成良好的连接层，该连接层能进一步改善涂膜与基体之间的结合强度，提高涂膜材料的力学性能和耐刮擦强度，使制备的氟碳铝单板在具有良好自清洁效果的同时，具有优异的力学性能和耐刮擦强度。
（5）将对比实施例1和实施例1进行对比，对比实施例1未添加Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒，由表2可以看出，其力学性能和光催化活性有所降低，说明本申请技术方案采用铁离子掺杂可以在纳米二氧化钛的半导体晶格中引入缺陷位点，改善二氧化钛的紫外-可见光吸收的性能，使二氧化钛的可见光催化性能得到明显改善，同时复配后的耐磨填料由于改变了耐磨填料的复配结构，从而进一步提高了材料的结构强度，所以通过添加Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒能有效改善氟碳铝单板表面的耐刮擦性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种耐刮擦型自清洁铝单板，其特征在于，所述耐刮擦型自清洁铝单板包括：铝板基板层和耐磨包覆层，所述耐磨包覆层由包括下列重量份物质组成：
纳米二氧化钛溶胶50～60份；
表面改性石墨晶须3～5份；
耐磨填料15～20份；
所述耐磨填料包括2000目的SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种耐刮擦型自清洁铝单板，其特征在于，所述耐磨填料还包括与SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒等质量的Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒。
3.根据权利要求2所述的一种耐刮擦型自清洁铝单板，其特征在于，所述Fe掺杂SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒采用以下方案制成：
（1）按钛酸丁酯：盐酸：乙醇质量比为6～8:1～2:15～20，将钛酸丁酯、盐酸添加至无水乙醇中，搅拌混合收集得混合液1；
（2）再按正硅酸乙酯：盐酸：无水乙醇质量比为10～15:1～2:45～50，将正硅酸乙酯、无水乙醇和盐酸搅拌混合并收集得混合液2；
（3）按质量比0.1:5～6:15～20，在室温下，将硝酸铁溶液、混合液2滴加至混合液1中，待滴加完成后，搅拌混合并收集得共混凝胶；
（4）将共混凝胶置于改性液中，静置洗涤后，保温干燥并研磨过2000目筛，得复合气凝胶颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种耐刮擦型自清洁铝单板，其特征在于，所述表面改性石墨晶须采用以下方案制成：
（1）取石墨晶须并分散至无水乙醇中，超声分散得悬浮液；
（2）按质量比1:6～8，0.5mol/L氨水添加至悬浮液中，通入氮气保护后，再缓慢滴加钛酸四丁酯，搅拌混合并离心分离，洗涤干燥，得改性石墨晶须。
5.根据权利要求1所述的一种耐刮擦型自清洁铝单板，其特征在于，所述石墨晶须长径比为45～50。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种耐刮擦型自清洁铝单板的制备方法，其特征在于，所述耐刮擦型自清洁铝单板的制备步骤包括：
S1、铝板基板层表面处理：将涂覆后氟碳树脂的铝板基板层浸泡至表面处理液中，静置12h后，再在45℃下保温干燥8h，得表面处理铝板基体；
S2、耐磨包覆凝胶制备：按配方，将纳米二氧化钛溶胶、表面改性石墨晶须和耐磨填料搅拌混合并研磨分散，过0.25μm筛网并收集分散浆液；
S3、耐刮擦型自清洁铝单板制备：将表面处理铝板基体浸泡至分散浆液中，浸渍提拉处理并将分散浆液均匀涂覆至表面处理铝板基体表面，再在80℃下保温处理24h，即可制备得所述耐刮擦型自清洁铝单板。
7.根据权利要求6所述的一种耐刮擦型自清洁铝单板的制备方法，其特征在于，步骤S3所述浸渍提拉处理速率为2mm/min。
8.根据权利要求6所述的一种耐刮擦型自清洁铝单板的制备方法，其特征在于，步骤S1所述表面处理液为0.1～0.2mol/Lγ-氨丙基三乙氧基硅烷/乙醇分散液。
CN202110318280.0A 2021-03-25 2021-03-25 一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法 Pending CN113025091A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110318280.0A CN113025091A (zh) 2021-03-25 2021-03-25 一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110318280.0A CN113025091A (zh) 2021-03-25 2021-03-25 一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113025091A true CN113025091A (zh) 2021-06-25

Family

ID=76473631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110318280.0A Pending CN113025091A (zh) 2021-03-25 2021-03-25 一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113025091A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104072188A (zh) * 2014-07-04 2014-10-01 中节能六合天融环保科技有限公司 一种TiO2/SiO2复合气凝胶材料的制备方法
CN106282855A (zh) * 2016-09-28 2017-01-04 广州凯耀资产管理有限公司 一种无机晶须增强镁基复合材料及其制备方法
CN106669676A (zh) * 2016-12-29 2017-05-17 长安大学 一种掺杂铁离子的纳米二氧化钛气凝胶的制备方法
CN107254235A (zh) * 2017-06-16 2017-10-17 凤台精兴生物科技有限公司 一种船用防腐涂料的制备方法
CN108976950A (zh) * 2018-08-02 2018-12-11 广东金意陶陶瓷集团有限公司 隔热涂料、隔热涂层和建筑材料
CN112500747A (zh) * 2020-12-02 2021-03-16 江苏诺米新材料科技有限公司 一种自清洁耐候型氟碳铝单板及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104072188A (zh) * 2014-07-04 2014-10-01 中节能六合天融环保科技有限公司 一种TiO2/SiO2复合气凝胶材料的制备方法
CN106282855A (zh) * 2016-09-28 2017-01-04 广州凯耀资产管理有限公司 一种无机晶须增强镁基复合材料及其制备方法
CN106669676A (zh) * 2016-12-29 2017-05-17 长安大学 一种掺杂铁离子的纳米二氧化钛气凝胶的制备方法
CN107254235A (zh) * 2017-06-16 2017-10-17 凤台精兴生物科技有限公司 一种船用防腐涂料的制备方法
CN108976950A (zh) * 2018-08-02 2018-12-11 广东金意陶陶瓷集团有限公司 隔热涂料、隔热涂层和建筑材料
CN112500747A (zh) * 2020-12-02 2021-03-16 江苏诺米新材料科技有限公司 一种自清洁耐候型氟碳铝单板及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1730570A (zh) 一种高温节能耐腐蚀涂料及其制备和使用方法
CN104085165B (zh) 一种二氧化钛光触媒涂层的制备方法
EP3492953A1 (en) Glass plate with low reflection coating, method for producing base with low reflection coating, and coating liquid for forming low reflection coating of base with low reflection coating
CN107128937A (zh) 一种氧化石墨烯/硅酸铜复合粉末及其制备方法和超疏水涂层中的应用
CN111040527A (zh) 热反射超疏水pvdf涂料及其制备方法
CN115960496A (zh) 一种耐候耐腐蚀金属氟碳涂料及其制备方法
JP6013916B2 (ja) 太陽熱のための吸収コーティングの製造方法及びそれを形成するための組成物
JP6048952B2 (ja) シリコーン塗料および遮熱構造透明基材
EP3225600B1 (en) Glass plate with low-reflection coating
CN109666313A (zh) 一种耐腐蚀的水性彩色铝颜料的制备方法
CN116333514A (zh) 二氧化钛包覆空心玻璃微珠的制备方法及应用
CN112500747A (zh) 一种自清洁耐候型氟碳铝单板及其制备方法
CN104071988B (zh) 耐磨的长效自清洁的增透涂层的制备方法以及耐磨的长效自清洁的增透涂层
CN110484064A (zh) 一种铝银浆氟碳涂料及其制备方法
CN113025091A (zh) 一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法
CN109385122A (zh) 一种石墨烯掺杂自清洁玻璃镀膜液的制备方法
CN109233568B (zh) 一种卷材涂料及其生产方法
CN106866030A (zh) 一种耐水人造石英石及其制备方法
CN108467647A (zh) 一种自清洁反射隔热涂料及其制备方法
CN110104963B (zh) 一种超低耐摩擦系数玻璃盖板镀膜材料及其制备方法
CN111978859A (zh) 一种易清洁高硬度抗菌型水性陶瓷涂料以及制备工艺
WO2005014720A1 (ja) 光触媒分散液及びその製造方法
CN111826002A (zh) 一种涂料分散液，其制备方法及应用
CN111100482A (zh) 亚氧化钛黑色颜料及其制备方法
CN117143511B (zh) 一种高耐候汽车内饰革用聚氨酯涂层材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210625