CN113980354A - 一种建筑铝合金模板涂料用改性纳米SiO2、氟硅改性涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑铝合金模板涂料用改性纳米SiO₂、氟硅改性涂料及其制备方法和应用，所述建筑铝合金模板用氟硅改性涂料包括质量比为1：(1～3)的A组分和B组分；所述A组分包括质量份为5～10份的改性纳米SiO₂粉末，所述A组分还包括以下质量份的组分：25～40份低粘度环氧树脂、10～25份耐磨填料、3～5份着色颜料、2～4份活性稀释剂、1～3份附着力促进剂、0.3～0.5份流变助剂、0.3～0.8份分散剂、0.3～0.6份消泡剂。本发明制备的涂层不仅具有氟树脂和有机硅树脂低表面能的特性，起到抗混凝土粘附的作用，脱模质量好；还具有陶瓷的硬度，有效提升涂层的耐磨和抗刮伤性。

Description

一种建筑铝合金模板涂料用改性纳米SiO2、氟硅改性涂料及其 制备方法和应用

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其是涉及一种建筑铝合金模板涂料用改性纳米SiO₂、氟硅改性涂料及其制备方法和应用。

背景技术

铝合金模板属于新型建筑材料，相比传统建筑模板，其具有重量轻、强度高、周转次数多、装拆便捷、可回收利用和综合经济效益好等优点，受到建筑行业的广泛认可，成为了国内建筑领域工程化材料发展的主要方向和政策导向，特别是绿色建筑和绿色施工概念提出以来，铝模板在建筑领域成为市场热门产品。

因混凝土为碱性，会与铝合金模板反应生成铝酸盐，为防止铝合金模板表面腐蚀，提高服役寿命，其表面需使用防护涂层。目前国内建筑用铝合金模板防护涂层以粉末涂料为主，其施工过程中需 200℃以上高温烘烤，能耗大、加工成本高，生态友好性差。随着铝合金模板产业的快速发展，粉末涂料已经不能满足环境友好型与智能制造的发展要求。现有铝合金模板防护涂层极易被混凝土粘附，在脱模过程中铝合金模板容易受力变形，影响铝模板的使用寿命，同时还会造成混凝土表面出现凹坑、麻面等缺陷。为了保证混凝土脱模质量，几乎每一层脱模后都会涂刷脱模剂或脱模油，费时费力，影响工程施工效率。使用脱模剂的混凝土表面需要高压水枪冲洗拉毛，才能把残留在水泥墙面上的脱模剂冲刷掉，使混凝土外墙能够抹灰贴砖；若脱模剂刷涂不均匀或者使用不当，会造成混凝土污染，导致混凝土变色、粉化。此外，铝合金模板防护涂层与混凝土直接接触，其长期面临高湿、高碱、硬摩擦等环境，铝合金模板表面防护涂层容易被腐蚀、划伤、磨损，导致防护能力丧失。

近年来，出现许多新型铝模板防护涂层及脱保一体防护涂层专利技术。中国专利CN 109836904 A 公布了一种具有耐刮纳米涂层的铝合金模板及其制备技术，该技术制备的涂层具有较好的耐刮性，可避免脱模剂的使用，但是并未提到涂层有效的脱模周转次数，而且涂层制备工艺复杂，生产效率低。中国专利CN 111440534 A公开了一种防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料及其制备方法，其通过丙烯酸六氟丁酯和乙烯基乙氧基二甲基硅烷共聚生成氟硅聚合物改性环氧树脂降低涂层的表面能，再加入改性二氧化钛和聚四氟乙烯粉末提升涂层的防腐和抗粘性，但未提及涂层的耐磨抗划伤性。该技术制备的涂层表面有较多的氟硅侧链，因侧链刚性不足，在使用过程中会受到混凝土的硬摩擦，造成结构破坏，丧失防沾污能力；虽然用改性二氧化钛和聚四氟乙烯粉末，但它们只存在于涂层内部，对涂层表面微结构的耐磨性没有帮助。本发明通过接枝改性技术，在纳米SiO₂表面接枝氟碳结构和环氧基团，氟碳结构会诱导纳米SiO₂向涂层表面迁移，同时环氧基团还可以与涂层表面氨基硅油、改性胺固化剂反应，形成一定结构强度的表面微纳米粗糙结构，提升该结构的耐磨抗划伤性。

发明内容

鉴于以上技术难题，本发明目的是提供一种建筑铝合金模板涂料用改性纳米SiO₂，添加于建筑铝合金模板涂料中，提升涂层的硬度、耐磨和抗刮伤性。

本发明还提供一种氟硅改性涂料及其制备方法和应用，本发明制备的涂层不仅具有氟树脂和有机硅树脂低表面能的特性，起到抗混凝土粘附的作用，脱模质量好；还具有陶瓷的硬度，有效提升涂层的耐磨和抗刮伤性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种建筑铝合金模板涂料用的改性纳米SiO₂的制备方法，包括以下步骤：

在分散有纳米SiO₂的乙醇-水溶液中，加入氟硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂，升温到55-70℃，反应制得氟改性纳米SiO₂，经陈化、离心、洗涤、干燥后制得改性纳米SiO₂粉末，其中纳米SiO₂、氟硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂的质量比为2-5：5-10:5-10。进一步地，所述的纳米SiO₂、氟硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂的质量比为3：5：5。

本发明制备的改性纳米SiO₂经过氟硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂改性，将该改性纳米SiO₂添加于建筑铝合金模板涂料时，可提高涂层的抗沾污能力，提高表面微纳米结构的强度和耐磨性，具有更优异的机械强度。

进一步地，所述的氟硅烷偶联剂为全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基甲基二甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

进一步地，所述的环氧基硅烷偶联剂为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基二乙氧基硅烷和环氧环己基乙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

进一步地，分散有纳米SiO₂的乙醇-水溶液的具体制备方法包括以下步骤：

在乙醇-水溶液中，加入催化剂，开启搅拌使物料混合均匀，升温到35-45℃，并在搅拌下加入硅酸酯，继续恒温搅拌，即制得分散有纳米SiO₂的乙醇-水溶液；

所述的催化剂为冰醋酸、稀盐酸或氨水。

本发明制得纳米SiO₂的乙醇-水溶液后直接进行改性制得改性纳米SiO₂，传统改性纳米SiO₂制备方法为“两步法”，首先通过溶胶-凝胶制备纳米SiO₂，然后再进行表面接枝改性，本发明制备改性纳米SiO₂为“一步法”，工艺更简单，省时省力。

所述的改性纳米SiO₂以硅酸酯为前驱体，氟硅烷偶联剂和环氧硅烷偶联剂为改性剂经溶胶-凝胶法制得。

本发明还公开了所述的改性纳米SiO₂的制备方法制得的改性纳米SiO₂在抗沾污涂层上的应用。

本发明还公开了一种氟硅改性涂料，包括质量比为1：(1～3)的A组分和B组分；

所述A组分包括利用权利要求1-5任一项的制备方法制得的改性纳米SiO₂粉末，其质量份为5～ 10份，所述A组分还包括以下质量份的组分：25～40份低粘度环氧树脂、10～25份耐磨填料、2～5 份着色颜料、2～4份活性稀释剂、1～3份附着力促进剂、0.3～0.5份流变助剂、0.3～0.8份分散剂、 0.3～0.6份消泡剂；

低粘度环氧树脂为环氧值为0.31～0.56的环氧树脂；

所述B组分包括以下质量份的组分：14～22份改性胺固化剂、5～15份耐磨填料、2～5份着色颜料、2～4份氨基硅油、0.3～0.5份流变助剂、0.3～0.8份分散剂、0.3～0.6份消泡剂。

进一步地，所述低粘度环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂的一种或多种。因为A、B两组分涂料为无溶剂涂料，因此需要使用低粘度的环氧树脂和固化剂保证涂料的可生产性和可施工性。

进一步地，所述的氨基硅油的结构如下所示：

其中，R为氨基、氨乙基或氨丙基；n为30～50，表示聚合度。传统的聚二甲基硅氧烷无反应活性，涂层固化过程会因相分离迁移至涂层表面，而氨烃基封端的聚二甲基硅氧烷向表面迁移后，会与涂层表面的环氧树脂、改性纳米SiO₂反应形成交联网状结构，提升涂层表面微纳米粗糙结构的强度和耐磨性。

进一步地，所述的改性胺固化剂为芳香胺、脂环胺、聚酰胺、脂肪胺中的一种或几种。

本发明还公开了一种所述的氟硅改性涂料的制备方法。

所述的A组分的制备方法为：按质量比取低粘度环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂和流变助剂加入反应釜中，高速分散混合均匀，然后搅拌状态下，依次加入分散剂、着色颜料、改性纳米SiO₂、耐磨填料、附着力促进剂，高速分散，研细，过滤出料得A组分；

所述的B组分的制备方法为：按质量比取改性胺固化剂、消泡剂和流变助剂加入反应釜中，高速分散混合均匀，然后搅拌状态下，依次加入分散剂、着色颜料、耐磨填料、氨基硅油，高速分散，研细，过滤出料得B组分。

本发明还包括以下技术内容：

本申请中改性纳米SiO₂粉末的具体制备方法包括以下步骤：

取适量去离子水和无水乙醇依次加入三口烧瓶中，随后加入催化剂，开启搅拌使物料混合均匀，升温到35-45℃，并在搅拌下加入称量好的硅酸酯，继续恒温搅拌1～3h，然后加入氟硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂，搅拌过程中滴加一定量的去离子水，升温到55-70℃持续搅拌3～5h，陈化6～12 h得到含有具有反应活性的氟改性纳米SiO₂。反应结束后陈化12-36h，用离心机将反应产物离心后，在固体沉积物中加入无水乙醇，超声震荡洗涤-离心重复2-6次，将固体沉积物用冷冻干燥的方式去除残余溶剂，最后在70-90℃的真空烘箱中干燥5-10h即得到改性纳米SiO₂粉末。催化剂、硅酸酯、氟硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂的质量比为2-4：8-12：3-7：3-7，优选为3:10：5：5。氟硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂的等质量比例加入，有助于在SiO₂表面成功接枝两种硅烷结构，防止部分纳米粒子出现只接枝一种硅烷的情况。

进一步的，所述的硅酸酯为硅酸甲酯、硅酸乙酯、硅酸丙酯、硅酸丁酯中的一种或多种。

进一步的，所述的耐磨填料为硅微粉、聚四氟乙烯粉末、氧化铝、碳化硅、碳化钨中一种或多种。

进一步的，所述的附着力促进剂为环氧基硅烷偶联剂，更进一步的为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基二乙氧基硅烷、环氧环己基乙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。附着力是保证涂层在基材上性能发挥的基础，附着力促进剂可以提升有机涂层与铝合金涂层之间的附着力，铝合金表面比较光滑，需要添加附着力促进剂，才能保证有足够的附着力，涂层受机械碰撞不易脱落。

进一步的，所述的氟硅改性涂层的制备方法为：

对切割、焊接完成的铝合金模板进行喷砂或打磨处理，然后使用无水乙醇擦拭去除表面油污。按比例混合A、B组分，使用高压无气喷涂或刷涂的方式均匀涂覆于处理好的铝合金模板表面，漆膜厚度60～80μm，常温流平3～5min，然后置于80-100℃烘箱中烘烤10-30min，即得氟硅改性涂层。

本发明制备的氟硅改性涂层抗混凝土粘连的原理是在树脂涂层中引入的氟改性纳米SiO₂，形成疏水疏油表面，达到抗混凝土粘附的功能；同时引入反应性氨基硅油，进一步提升了涂层抗沾污性能，实现铝合金模板表面涂层防护与脱模一体的作用；通过有机-无机杂化技术在涂层中共价键引入硅元素，提高涂层的硬度和耐磨性。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过溶胶-凝胶法制备的氟改性纳米SiO₂，表面具有较多的氟碳结构，在涂层固化过程中，氟碳结构牵引纳米SiO₂迁移至涂层表面，在涂层表面形成由氟碳结构、SiO₂粒子、树脂固化剂及氨基硅油组成的微纳米粗糙结构，形成疏水疏油的抗沾污表面。

(2)本发明通过溶胶-凝胶法制备的氟改性纳米SiO₂，同时含有活性环氧基团，可与固化剂、氨基硅油反应形成网络结构，提高表面微纳米结构的强度和耐磨性，避免传统微纳米结构因耐磨性不足导致的涂层长期抗沾污能力差的弊病。

(3)本发明通过添加氨基硅油，在涂层引入反应型有机硅结构，其固化过程中向涂层表面迁移，改性纳米SiO₂上的环氧基或少量羟基反应，形成交联网络结构，进一步提高表面微纳米结构的强度和疏水疏油性，同时，氨基硅油与树脂反应后提高了涂层的柔韧性，使涂层具有更优异的机械强度，避免应使用过程中磕碰造成的涂层开裂。

本发明制备的氟硅改性涂层，具有抗沾污、耐磨、抗划伤等特性，同时涂层附着力强，柔韧性好，铅笔硬度可达6-7H，可满足建筑铝合金模板的表面涂层防护-脱模于一体的使用需求。本发明提供的涂层制备工艺简单、生产成本低、环境友好，可实现大规模生产及应用，市场前景广阔。

附图说明

图1是本发明的改性纳米SiO₂合成路线图；

图2是接触角测试仪测得的本发明制备的涂层与去离子水的接触角；

其中1为本发明制备的涂层，2为去离子水。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例制得的建筑铝合金模板用氟硅改性涂层的物理性质用下述方法来评价。

(1)柔韧性

涂层柔韧性按照GB/1731《漆膜、腻子膜柔韧性测定法》规定的方法、环境条件进行测量。

(2)铅笔硬度

涂层硬度按照GB/T 6739《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》规定的方法、环境条件进行测量。

(3)附着力

涂层附着力按照GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》规定的方法、环境条件进行测量。

(4)耐磨性

涂层耐磨性按照GB/T 1768《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》规定的方法、环境条件进行测量。

(5)耐冲击性

涂层冲击性按照GB/T1732《漆膜耐冲击测定法》规定的方法、环境条件进行测量。

(6)耐水性

涂层耐水性GB/T 9274-1988《色漆和清漆耐液体介质的测定》规定的方法、环境条件进行测量。

(7)耐碱性

涂层耐碱性GB/T 9274-1988《色漆和清漆耐液体介质的测定》规定的方法、环境条件进行测量。

实施例1(加入的改性纳米SiO₂和氨基硅油质量较少)

取8g去离子水和40g无水乙醇依次加入三口烧瓶中，随后加入3g冰醋酸，开启搅拌使物料混合均匀，升温到40℃，并在搅拌下加入10g正硅酸乙酯，继续恒温搅拌1～3h，然后加入5g全氟癸基三甲氧基硅烷和5g环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，搅拌过程中滴加4g去离子水，升温到60℃持续搅拌3～5h，陈化6～12h得到含有具有反应活性的氟改性纳米SiO₂。反应结束后陈化24h，用离心机将反应产物离心后，在固体沉积物中加入无水乙醇，超声震荡洗涤-离心重复3次，将固体沉积物用冷冻干燥的方式去除残余溶剂，最后在80℃的真空烘箱中干燥8h，即得到氟改性纳米SiO₂粉末，改性纳米SiO₂合成路线图如图1所示。

取30g低粘度环氧树脂、2g活性稀释剂和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.35g 分散剂、2g钛白、0.1g炭黑、1g改性纳米SiO₂、25g耐磨填料和1g附着力促进剂，提高转速分散 20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得A组分。

取17g改性胺固化剂和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3 g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.25g分散剂、2g钛白、 0.1g炭黑、15g耐磨填料和1g氨基硅油(聚合度为30～50)，提高转速分散20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得B组分。

对切割、焊接完成的铝合金模板进行喷砂或打磨处理，然后使用无水乙醇擦拭去除表面油污。按比例混合A、B组分，使用高压无气喷涂或刷涂的方式均匀涂覆于处理好的铝合金模板表面，漆膜厚度65μm，常温流平5min，然后置于90℃烘箱中烘烤15min，即得氟硅改性涂层。

实施例2

取6g去离子水和40g无水乙醇依次加入三口烧瓶中，随后加入3g稀盐酸，开启搅拌使物料混合均匀，升温到40℃，并在搅拌下加入5g正硅酸乙酯和5正硅酸甲酯，继续恒温搅拌1～3h，然后加入5g全氟辛基三乙氧基硅烷和5g环氧环己基乙基三甲氧基硅烷，搅拌过程中滴加4g去离子水，升温到60℃持续搅拌3～5h，陈化6～12h得到含有具有反应活性的氟改性纳米SiO₂。反应结束后陈化24h，用离心机将反应产物离心后，在固体沉积物中加入无水乙醇，超声震荡洗涤-离心重复3 次，将固体沉积物用冷冻干燥的方式去除残余溶剂，最后在80℃的真空烘箱中干燥8h，即得到氟改性纳米SiO₂粉末。

取30g低粘度环氧树脂、2g活性稀释和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.5g 分散剂、2g钛白、0.1g炭黑、5g改性纳米SiO₂、20g耐磨填料和1g附着力促进剂，提高转速分散 20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得A组分。

取17g改性胺固化剂和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3 g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.25g分散剂、2g钛白、0.1g炭黑、15g耐磨填料和1g氨基硅油(聚合度为30～50)，提高转速分散20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得B组分。

对切割、焊接完成的铝合金模板进行喷砂或打磨处理，然后使用无水乙醇擦拭去除表面油污。按比例混合A、B组分，使用高压无气喷涂或刷涂的方式均匀涂覆于处理好的铝合金模板表面，漆膜厚度65μm，常温流平5min，然后置于90℃烘箱中烘烤15min，即得氟硅改性涂层。

实施例3

取6g去离子水和40g无水乙醇依次加入三口烧瓶中，随后加入3g氨水，开启搅拌使物料混合均匀，升温到40℃，并在搅拌下加入10g正硅酸乙酯，继续恒温搅拌1～3h，然后加入5g全氟癸基三乙氧基硅烷和5g环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，搅拌过程中滴加4g去离子水，升温到60℃持续搅拌3～5h，陈化6～12h得到含有具有反应活性的氟改性纳米SiO₂。反应结束后陈化24h，用离心机将反应产物离心后，在固体沉积物中加入无水乙醇，超声震荡洗涤-离心重复3次，将固体沉积物用冷冻干燥的方式去除残余溶剂，最后在80℃的真空烘箱中干燥8h，即得到氟改性纳米SiO₂粉末。

取30g低粘度环氧树脂、2g活性稀释和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.5g 分散剂、2g钛白、0.1g炭黑、5g改性纳米SiO₂、20g耐磨填料和1g附着力促进剂，提高转速分散 20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得A组分。

取17g改性胺固化剂和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3 g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.25g分散剂、2g钛白、 0.1g炭黑、15g耐磨填料和3g氨基硅油(聚合度为30～50)，提高转速分散20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得B组分。

对切割、焊接完成的铝合金模板进行喷砂或打磨处理，然后使用无水乙醇擦拭去除表面油污。按比例混合A、B组分，使用高压无气喷涂或刷涂的方式均匀涂覆于处理好的铝合金模板表面，漆膜厚度65μm，常温流平5min，然后置于90℃烘箱中烘烤15min，即得氟硅改性涂层。

对比例1(未添加改性纳米SiO₂和氨基硅油)

取30g低粘度环氧树脂、2g活性稀释和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.5g 分散剂、2g钛白、0.1g炭黑、25g耐磨填料和1g附着力促进剂，提高转速分散20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得A组分。

取17g改性胺固化剂和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3 g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.25g分散剂、2g钛白、 0.1g炭黑和5g耐磨填料，提高转速分散20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得B组分。

对切割、焊接完成的铝合金模板进行喷砂或打磨处理，然后使用无水乙醇擦拭去除表面油污。按比例混合A、B组分，使用高压无气喷涂或刷涂的方式均匀涂覆于处理好的铝合金模板表面，漆膜厚度65μm，常温流平5min，然后置于90℃烘箱中烘烤15min，即得氟硅改性涂层。

对比例2(未添加氨基硅油)

取6g去离子水和40g无水乙醇依次加入三口烧瓶中，随后加入3g氨水，开启搅拌使物料混合均匀，升温到40℃，并在搅拌下加入10g正硅酸乙酯，继续恒温搅拌1～3h，然后加入5g全氟癸基三乙氧基硅烷和5g环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，搅拌过程中滴加4g去离子水，升温到60℃持续搅拌3～5h，陈化6～12h得到含有具有反应活性的氟改性纳米SiO₂。反应结束后陈化24h，用离心机将反应产物离心后，在固体沉积物中加入无水乙醇，超声震荡洗涤-离心重复3次，将固体沉积物用冷冻干燥的方式去除残余溶剂，最后在80℃的真空烘箱中干燥8h，即得到氟改性纳米SiO₂粉末。

取30g低粘度环氧树脂、2g活性稀释和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.5g 分散剂、2g钛白、0.1g炭黑、5g改性纳米SiO₂、20g耐磨填料和1g附着力促进剂，提高转速分散 20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得A组分。

取17g改性胺固化剂和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3 g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.25g分散剂、2g钛白、 0.1g炭黑和15g耐磨填料，提高转速分散20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得B组分。

对切割、焊接完成的铝合金模板进行喷砂或打磨处理，然后使用无水乙醇擦拭去除表面油污。按比例混合A、B组分，使用高压无气喷涂或刷涂的方式均匀涂覆于处理好的铝合金模板表面，漆膜厚度65μm，常温流平5min，然后置于90℃烘箱中烘烤15min，即得氟硅改性涂层。

对比例3(添加未改性纳米SiO₂)

取6g去离子水和40g无水乙醇依次加入三口烧瓶中，随后加入3g氨水，开启搅拌使物料混合均匀，升温到40℃，并在搅拌下加入10g正硅酸乙酯，继续恒温搅拌1～3h，升温到60℃持续搅拌3～5h，陈化6～12h得到纳米SiO₂。反应结束后陈化24h，用离心机将反应产物离心后，在固体沉积物中加入无水乙醇，超声震荡洗涤-离心重复3次，将固体沉积物用冷冻干燥的方式去除残余溶剂，最后在80℃的真空烘箱中干燥8h，即得纳米SiO₂粉末。

取30g低粘度环氧树脂、2g活性稀释和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.5g 分散剂、2g钛白、0.1g炭黑、5g纳米SiO₂、20g耐磨填料和1g附着力促进剂，提高转速分散20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得A组分。

取17g改性胺固化剂和0.4g消泡剂加入反应釜中，开启搅拌分散均匀，随后搅拌状态下加入0.3 g流变助剂，提高转速分散15min，然后降低转速搅拌状态下，依次加入0.25g分散剂、2g钛白、 0.1g炭黑、15g耐磨填料和3g氨基硅油，提高转速分散20min，转入砂磨机研磨，检验细度至≤20μm，停止研磨，过滤出料得B组分。

对切割、焊接完成的铝合金模板进行喷砂或打磨处理，然后使用无水乙醇擦拭去除表面油污。按比例混合A、B组分，使用高压无气喷涂或刷涂的方式均匀涂覆于处理好的铝合金模板表面，漆膜厚度65μm，常温流平5min，然后置于90℃烘箱中烘烤15min，即得改性涂层。

表1建筑铝合金模板用氟硅改性涂层性能测试结果

表1中的周转次数即脱模周转次数。

实施例1中加入的改性纳米SiO₂质量较少，对比例1中未添加改性纳米SiO₂和氨基硅油，从测试结果对比可知改性纳米SiO₂的加入不仅提高了涂层的抗沾污性，还增加了涂层的硬度及耐磨性，氨基硅油的加入明显提升了涂层柔韧性、耐冲击性等机械性能，同时还提升了涂层长期耐磨性。

对比例2中未添加氨基硅油，从测试结果对比可知氨基硅油对涂层柔韧性、耐冲击性等机械性能的具有增益效果，同时氨基硅油向表面迁移后，会与涂层表面的环氧树脂、改性纳米SiO₂反应形成交联网状结构，提升涂层表面微纳米粗糙结构的强度和耐磨性，因而提高涂层长期耐磨和抗沾污性，增加了铝合金模板涂膜周转次数。

如图2所示，涂层与去离子水的接触角为165°，表明氟硅改性涂层具有较好的抗沾污性。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种建筑铝合金模板涂料用的改性纳米SiO₂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

在分散有纳米SiO₂的乙醇-水溶液中，加入氟硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂，升温到55-70℃，反应制得氟改性纳米SiO₂，经陈化、离心、洗涤、干燥后制得改性纳米SiO₂粉末，其中纳米SiO₂、氟硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂的质量比为2-5：5-10:5-10。

2.根据权利要求1所述的建筑铝合金模板涂料用的改性纳米SiO₂的制备方法，其特征在于，所述的氟硅烷偶联剂为全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基甲基二甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的建筑铝合金模板涂料用的改性纳米SiO₂的制备方法，其特征在于，所述的环氧基硅烷偶联剂为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基二乙氧基硅烷和环氧环己基乙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的建筑铝合金模板涂料用的改性纳米SiO₂的制备方法，其特征在于，分散有纳米SiO₂的乙醇-水溶液的具体制备方法包括以下步骤：

在乙醇-水溶液中，加入催化剂，开启搅拌使物料混合均匀，升温到35-45℃，并在搅拌下加入硅酸酯，继续恒温搅拌，即制得分散有纳米SiO₂的乙醇-水溶液；

所述的催化剂为冰醋酸、稀盐酸或氨水。

5.一种权利要求1-4任一项所述的改性纳米SiO₂的制备方法制得的改性纳米SiO₂在抗沾污涂层上的应用。

6.一种氟硅改性涂料，其特征在于包括质量比为1：(1～3)的A组分和B组分；

所述A组分包括利用权利要求1-5任一项的制备方法制得的改性纳米SiO₂粉末，其质量份为5～10份，所述A组分还包括以下质量份的组分：25～40份低粘度环氧树脂、10～25份耐磨填料、2～5份着色颜料、2～4份活性稀释剂、1～3份附着力促进剂、0.3～0.5份流变助剂、0.3～0.8份分散剂、0.3～0.6份消泡剂；

低粘度环氧树脂为环氧值为0.31～0.56的环氧树脂；

所述B组分包括以下质量份的组分：14～22份改性胺固化剂、5～15份耐磨填料、2～5份着色颜料、2～4份氨基硅油、0.3～0.5份流变助剂、0.3～0.8份分散剂、0.3～0.6份消泡剂。

7.根据权利要求6所述的氟硅改性涂料，其特征在于，所述低粘度环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的氟硅改性涂料，其特征在于，所述的氨基硅油的结构如下所示：

其中，R为氨基、氨乙基或氨丙基；n为30～50，表示聚合度。

9.根据权利要求6所述的氟硅改性涂料，其特征在于，所述的改性胺固化剂为芳香胺、脂环胺、聚酰胺、脂肪胺中的一种或几种。

10.一种权利要求6-9任一项所述的氟硅改性涂料的制备方法，其特征在于，

所述的A组分的制备方法为：按质量比取低粘度环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂和流变助剂加入反应釜中，高速分散混合均匀，然后搅拌状态下，依次加入分散剂、着色颜料、改性纳米SiO₂、耐磨填料、附着力促进剂，高速分散，研细，过滤出料得A组分；

所述的B组分的制备方法为：按质量比取改性胺固化剂、消泡剂和流变助剂加入反应釜中，高速分散混合均匀，然后搅拌状态下，依次加入分散剂、着色颜料、耐磨填料、氨基硅油，高速分散，研细，过滤出料得B组分。

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